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不同颜色红花中黄酮类化合物生物合成的代谢组学和转录组联合分析

物种:红花

拉丁名Carthamus tinctorius L

样品选择:四种不同颜色红花(白色W、黄色Y、浅红LR、深红DR)。

测序策略:RNA-seq+广靶代谢组


研究结果

1、代谢组检测

    本研究对四个红花进行次级代谢物检测,将检测到的代谢物通过KEGG注释,并单独注释红花特有代谢物C-葡萄糖基醌查尔酮。根据不同颜色红花中黄酮类代谢物质的含量绘制热图。本研究中也检测到了花青素,主要包括花青素、天竺葵素和飞燕草苷的糖苷。然而,不同颜色红花中检测到的花青素之间没有交叉,结合C-葡萄糖基醌查尔酮的含量,可以得出结论,四种红花品种之间的颜色差异主要是由C-葡萄糖基醌查尔酮引起的,而不是花青素引起的。


2、转录组测序

    对四种不同颜色的红花进行转录组测序,总共获得了76.04 G clean date,其中W为18.95 G,Y为18.54 G,LR为19.07 G,DR为19.48 G。通过差异比较对差异基因进行分析,重点研究参与黄酮类化合物生物合成的基因。


3、C-葡萄糖基醌查尔酮候选基因的转录组测序和差异转录分析

    从上述结果可以看出,DR中类黄酮化合物合成基因的表达水平非常低,说明这些基因与调控红花的红色或黄色无关。由于C-葡萄糖基醌查尔酮的生物合成在KEGG中未被注释,根据已有报道(甘草和甜罗勒等),选择了两个UGT基因和两个P450基因作为目标基因,与该团队的红花基因组比对,筛选了与每个目标基因相似度前10的基因作为候选基因进行进一步分析。


4、转录组+代谢组联合分析:红花中黄酮类化合物的生物合成途径

    基于前期研究基础和已有报道绘制了红花中黄酮类化合物合成通路图,将代谢物和基因表达水平都整合到通路图中。选择在花中,特别是在红色花中有表达的C-葡萄糖基醌查尔酮生物合成的候选基因绘制柱形图,代谢物含量绘制热图。


5、C-葡萄糖基醌查尔酮生物合成候选基因的定量分析

    C-葡萄糖基醌查尔酮的生物合成主要在花中表达,在开花期积累,与C-葡萄糖基醌查尔酮积累模式相似的基因有可能参与C-葡萄糖基醌查尔酮的生物合成。为了进一步筛选参与C-葡萄糖基醌查尔酮生物合成的候选基因,分析了候选基因在花中的表达模式。


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