2.6 다당류 대사 및 축적과 관련된 DEG 분석

Cistanche Deserticola주로 포함됩니다포도당, 갈락토스, 과당, 람 노스, 아라비 노스 및 만노스주요 단당류로. 이 단당류는 촉매 작용을받습니다글리코 실 트랜스퍼 라제및 합성 할 다른 효소육종용다당류.

 

Cistanche Deserticola

 

이 연구는 다음을 분석했습니다다당류 대사 경로그리고이들 경로에서 Degs가 풍부하다~에Cistanche Deserticola다른 숙주 식물에서. 다음의 분석을 통해Kegg Pathways, 다당류 생합성에 관여하는 주요 효소 및 유전자가 확인되었다 :

갈락토스 대사 (KO00052)

만노스 및 과당 대사 (KO00051)

아미노 당 및 뉴클레오티드 설탕 대사 (KO00520)

전분 및 수 크로스 대사 (KO00500)

총13 다당류 생합성 관련 효소및 몇 가지 주요 효소 유전자가 다음을 포함하여 확인되었습니다.

-아밀라아제 (BAM)

포도당 -1- 포스페이트 adenylyltransferase (GLGC)

hexokinase (HK)

-Fructofuranosidase (SACA)

수 크로스-포스페이트 가수 분해 효소 (spp)

포도당 -6- 포스페이트 이성질 제 (GPI)

UDP- 글루코스 탈수소 효소 (UGDH)

Mannose -1- 포스페이트 Guanylyltransferase (GMPP)

갈 락티놀 신타 제 (Gols)

-Galactosidase (lacz)

Mannose -6- 포스페이트 이소 머라 제 (MPI)

UDP- 글루 쿠로 네이트 데카르 복실 라제 (UXS)

피로 포스페이트 의존성 포스 포 루토 키나제 (PFP)

이 효소는에서 중요한 역할을합니다생합성육종용다당류.

A 계층 적 클러스터링 히트 맵DEG 발현 데이터에 의해 처리 된 DEG 발현 데이터를 사용하여 생성되었다deseq2. 결과는 a를 보여 주었다중요한 차이유전자 발현 사이할록 실론육종용그리고 atriplex-육종용. 구체적으로:

할록 실론육종용전시상당히 높은 표현~의Saca, HK 및 Lacz.

atriplex-육종용전시상당히 높은 표현~의UGDH, GMPP 및 GOL.

Cistanche Deserticola

 

2.7 QRT-PCR 검증

확인하려면전 사체 시퀀싱 데이터의 신뢰성, QRT-PCR사용하여 수행되었습니다actb(-actin) a하우스 키핑 유전자. 육주요 효소 유전자관련육종용다당류 생합성은 검증을 위해 무작위로 선택되었다.

QRT-PCR 결과는 다음과 같이 표현되었다로그 (FC)그리고 그것을 보여 주었다상이한 숙주 유래에서 degs의 발현 패턴육종용전 사체 시퀀싱 결과와 일치 하였다:

GMPP, PFP 및 UGDH가 상향 조절되었다.

Lacz는 하향 조절되었습니다.

이 결과는전 사체 데이터의 높은 신뢰성, 차등 유전자 발현 분석의 정확성을지지Cistanche Deserticola.

3 토론과 결론

Cistanche Deserticola다년생 약용 식물입니다오로반차세과가족. 그것 때문에독특한 성장 환경그리고높은 의약 가치, 그것은 알려져 있습니다"사막의 인삼."그것은생물 활성 화합물주로 포함합니다페닐 에타 노이드 글리코 사이드, 플라보노이드, 다당류 및 베타 인[9]. 현재이 약용 공장에 대한 연구는 주로활성 성분 및 약리학 적 효과,유전 적 수준제한된 상태로 유지됩니다. 특히, 거기에 있습니다보고서는 거의 없습니다에대사 차이의 유전자 분석~에다당류, 플라보노이드 및 페닐 에타 노이드 글리코 사이드.

그만큼NR 데이터베이스 주석Unigenes의 다음을 나타 냈습니다Cistanche Deserticola, 어느기준 게놈이 부족합니다, 가장 밀접한 관련이 있습니다오라로 니아(Scrophulariaceae), 시퀀싱 된 게놈이있는 식물 [10]. 주석되지 않은 유게의 차등 발현 분석14,089 유의하게 차별적으로 발현 된 유전자 (degs). 이것은 그것을 암시합니다전 사체Cistanche Deserticola기생충Haloxylon Ammodendron그리고atriplex canescens상당한 차이를 나타냅니다아마도숙주 식물 대사의 변화그리고rhizosphere 미생물 공동체 [11].

에서KEGG 데이터베이스, 3,998 개의 유게매핑되었습니다117 대사 경로그 중1,386도관련된 경로가 풍부했습니다다당류, 지방산, 아미노산 및 플라보노이드의 생합성. 이 유전자는 상이합니다대사 제품Cistanche Deserticola그리고 조절다당류 및 플라보노이드의 축적. 차이다른 숙주 식물에 걸친 DEG 농축 패턴 및 발현 수준이어생물학적 기능 및 활성 화합물 대사의 변화 [12].

이 연구가 확인되었습니다13 개의 주요 효소를 인코딩하는 20도관련다당류 생합성에서Cistanche Deserticola전 사체. 이 효소와 degs자당, 포도당, 과당 및 갈락토스 유래 다당류의 생합성에서 주요 과정을 조절합니다.. ~ 안에다당류 관련 대사 경로, 포함갈락토스 대사그리고전분-슈크로스 신진 대사, 다음과 같은 주요 효소Lacz, Saca, Bam, HK, Spp 및 UGDH확인되었습니다.

~ 안에할록실론-파라 시팅Cistanche Deserticola,,SACA, HK 및 LACZ의 발현 수준상당히더 높은보다atriplex-파라 시팅Cistanche Deserticola.

반대로,UGDH, GMPP 및 GOL의 발현 수준상당히더 높은~에atriplex-파라 시팅Cistanche Deserticola.

전 사체 연구는 식물 성장, 개발 및 2 차 대사 산물 생합성 및 축적에 대한 더 깊은 통찰력을 제공[13]. 이전 연구는 전 사체를 사용하여 분석했습니다다당류 생합성 경로~에Codonopsis Pilosula, Poria Cocos, Lycium Barbarum, Dioscorea remorita, Polygonatum Sibiricum, Polygonatum Cyrtonema 및 Dendrobium Officinale[14]. 또한, 전 사체 기술이 연구에 광범위하게 적용되었습니다감자, 멜론 및 멀 베리의 탄수화물 대사 [15-16].

예를 들어:

지 et al.[17]다당류 축적 및 전 사체 특성무관심한조직의 조직코도놉시스 필로술라. 그들은 그것을 발견했습니다수 크로스 -1- fructosyltransferase (1- sst) 및 fructan -1- exohydrolase (1- feh), 주요 효소에 관여합니다과당 생합성, 이었다뿌리에서 고도로 표현됩니다,이 효소가1 차 규제 기관의높은 다당류 함량코도놉시스 필로술라뿌리HPLC 분석에 의해 확인 된 바와 같이.

도 et al.[18]전 사체 시퀀싱식별합니다주요 효소 유전자영향을 미칩니다다당류 함량세 가지로Polygonatum 종 (P. Kingianum, P. Sibiricum, 그리고P. 사이르토네마). 그들은 그것을 발견했습니다-푸로 라노시다 제 (SACA) 발현~였다양의 상관 관계~와 함께다당류 함량, 그리고 그사카주식구조적, 기능적 유사성~와 함께Fructosyltransferases, 그것을 만들기다처 종 종의 다당류 변이에 영향을 미치는 주요 인자.

리우 외.[19] 결합전 사체학 및 대사체이유를 탐구합니다사면체Dendrobium officinale이배체보다 다당류 함량이 높습니다Dendrobium officinale. 그들의 연구는 그것을 밝혀냈다CESA/CSL, Sweet 및 BGLU 유전자 패밀리~이었다상당히 상향 조절되었습니다~에사면체 식물, 그것을 나타냅니다이들 DEG의 높은 발현은 다당류 축적을 증가시킨다.

Ma et al.[20]은 분석했다세포벽 다당류 생합성의 조절 메커니즘~에Lycium Barbarum~에서Qinghai, Gansu 및 Ningxia. Qinghai 및 Gansu에 비해Ningxia 자란L. Barbarum가졌다세포벽에서 상당히 높은 갈락토스 함량아마도펙터 리아제 및 펙 티 에스 테라 제 유전자의 더 높은 발현.

루 외[21]전 사체 시퀀싱셋Polygonatum 종 (P. 사이르토네마, P. Sibiricum, 그리고P. Kingianum), 분석다당류 생합성 경로에서 주요 효소 유전자. 그들은 식별했습니다18 개의 주요 효소를 암호화하는 135 ℃, 와 함께13 개의 유전자 (GMPP, MPI, SACA 및 Fructokinase SCRK 포함)에서 가장 높은 발현 수준을 보여줍니다.폴리고나툼 사이르토네마.

이 연구는 이해를 확대합니다기생 약용 식물에서 다당류 대사~에 의해다른 약용 식물 종과 이들의 대사 경로에 대한 이전 연구를 바탕으로. 그것은 a귀중한 참조추가 조사를 위해숙주 의존성 약용 식물에서 다당류 대사의 조절 메커니즘 [22].

현재,에 대한 고 처리량 시퀀싱 연구Cistanche Deserticola전 사체는 초기 단계에 남아 있습니다. 이 연구는 a포괄적 인 유전자 발현 분석~의Cistanche Deserticola두 개의 다른 숙주 식물에 기생합니다다당류 대사에 관여하는 주요 효소 유전자. 이러한 결과는 있습니다중요한 의미for the새로운 호스트 플랜트의 선택 및 평가Cistanche Deserticola그리고다당류 생합성의 분자 조절과 유전 적 개선을 연구하기위한 이론적 기초를 제공한다.Cistanche Deserticola.