联合分析专题(十五)利用转录组在王不留行中通过茉莉酸甲酯诱导产生的基因表达破译三萜皂苷的生物合成

2024-01-08

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背景:外源作用的茉莉酸甲酯从大花茉莉中分离得到,是一类芳香挥发性化合物。在药用植物次生代谢产物的生物合成过程中,茉莉酸甲酯作为与损伤相关的植物激素和信号分子,通过信号转导调控植物次生代谢相关基因的表达,促进次生代谢产物如皂苷和酚酸类的积累。

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王不留行为石竹科一年生草本植物麦蓝菜的干燥成熟种子。其化学成分主要为皂苷、黄酮、多糖、香豆素等。药理活性包括抗肿瘤、抗血管生成和抗氧化。

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皂苷类化合物是苷元为三萜或螺旋甾烷类化合物的一类糖苷,其合成途径包括萜类化合物的合成及糖基化后修饰(糖苷键的形成)过程。本研究通过转录组及代谢组学研究成功鉴定了三个氧化酶SvC28, SvC16, SvC23及C3位的两个糖基转移酶(半乳糖,木糖),葡萄糖酸转移酶及碳8位的一个糖基转移酶(岩藻糖)。

推荐文章:Nat. Commun. 2023,14, 7101. Doi: 10.1038/s41467-023-42877-0.

1.植物生物合成途径的多组学数据驱动研究思路

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2.王不留行中皂苷类化合物的生物合成途径(氧 化反应及糖基化反应)

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研究方法

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结果1:在植物叶和花中经茉莉酸甲酯处理后的转录响应

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结果2:Pearson相关系数对于植物样本不同器官的转录本分析

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结果3:转录组的三个氧化酶SvC28, SvC16, C23进化树分析

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结果4:酵母中SvC28, SvC16, C23氧化酶在酵母中的功能验证

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结果5:皂苷中糖基转移酶的鉴定及进化树分析

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结果6:SvCslG能够增加gypsogenin-C3-GlcA 的生成(葡萄糖酸转移酶)

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结果7:SvGalT和 SvC3XylT 分别催化半乳糖(Gal)和木糖(Xyl)的糖基转移   QA-CG: QA-C3-GlcA-Gal  QA-CGX: QA-C3-GlcA-Gal-Xyl

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结果8:C28位岩藻糖糖基转移酶(SvFucT)的验证

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