昆明杯冠藤与青羊参叶绿体基因组特征比较及系统发育分析

昆明杯冠藤和青羊参隶属于夹竹桃科鹅绒藤属,是重要的药用植物。本研究对昆明杯冠藤和青羊参叶绿体基因组进行测序、组装,并对两者叶绿体基因组的结构特征及其系统发育位置进行了分析。结果表明,昆明杯冠藤和青羊参叶绿体基因组均具有典型的四分体结构,注释到133个基因,两者总GC含量接近。密码子偏好性分析显示,昆明杯冠藤和青羊参叶绿体基因组中相对同义密码子使用度略有不同,但差异不大,且在密码子第3位有强烈的A或U偏好。在两者叶绿体基因组中分别检测到91个和103个简单重复序列,以A/T类型重复占比最大。核苷酸多态性分析显示,鹅绒藤属叶绿体基因组共有间区序列的核苷酸多态性值高于共有基因序列,基于共有间区序列的高变区设计了一对引物可对昆明杯冠藤和青羊参进行鉴别。系统发育分析表明,昆明杯冠藤和地梢瓜亲缘关系最近,青羊参、白首乌和隔山消在鹅绒藤属中形成稳定的单系分支,三者亲缘关系较近。对昆明杯冠藤和青羊参叶绿体基因组特征及其系统发育的比较分析将为两种植物的物种鉴定及鹅绒藤属植物的遗传多样性和系统进化研究奠定理论基础。

大黄藤中黄藤素生物合成途径关键酶基因的筛选

黄藤素是大黄藤的主要功效成分,是典型的小檗碱类异喹啉类生物碱,具有广泛的抗炎、抗菌活性。本研究运用代谢组学与转录组学研究,筛选了与黄藤素合成显著相关的差异表达基因(DEGs),并对其中8个DEGs进行了实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证。代谢组学研究共检测到106种生物碱,其中包含23种异喹啉类生物碱。黄藤素在根与叶的对比组中位居差异代谢物差异倍数前十位,其在根中的相对含量约是叶中的47.5倍。通过转录组学研究,共188条基因注释到异喹啉类生物碱的生物合成途径上,其中36条基因具有显著差异,根与叶的对比组包含33条DEGs,30条DEGs在黄藤素的生物合成途径上。最后,通过代谢组学与转录组学关联分析,筛选到4条基因序列的表达模式与黄藤素具有显著相关性。qRT-PCR实验结果表明8个DEGs的表达趋势均与转录组结果一致。本研究不仅丰富了大黄藤的组学数据,也为黄藤素的生物合成研究奠定了基础,并进一步为其他异喹啉类生物碱生物合成途径上关键酶基因的解析提供了参考。