低磷胁迫下盾叶薯蓣中甾体皂苷生物合成关键酶基因的筛选及鉴定北大核心CSCD

为了探讨低磷胁迫下盾叶薯蓣甾体皂苷生物合成关键酶基因的响应特征,该研究设置重度磷胁迫组、中度磷胁迫组与正常磷组3种处理,利用盆栽方式模拟盾叶薯蓣的低磷胁迫实验。分别在胁迫初期、胁迫中期、胁迫后期采取盾叶薯蓣植株,利用分光光度法测定盾叶薯蓣不同组织部位的甾体总皂苷含量,确定对低磷胁迫响应的关键时期,并利用BGI 500测序平台获得响应低磷胁迫关键时期盾叶薯蓣样本的转录本信息,构建转录组数据库,分析盾叶薯蓣甾体皂苷生物合成途径催化酶基因的表达量与甾体总皂苷含量的相关性,筛选甾体皂苷生物合成途径中响应低磷胁迫的催化酶基因,并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析其表达模式。结果发现,低磷胁迫后盾叶薯蓣各组织部位甾体总皂苷含量具有明显的组织特异性,胁迫初期为盾叶薯蓣响应低磷胁迫的关键时期;转录组测序共获得了101593个unigene,有77.35%在NT、NR、SwissProt、KOG、GO、KEGG等数据库中得到注释;根据甾体皂苷的生物合成途径,鉴定了其已知甾体皂苷生物合成途径关键酶基因的256个转录本,将其表达量FKRM与总甾体皂苷含量做相关性分析,发现编码18个催化酶的69个转录本的表达量与甾体总皂苷的含量呈显著相关性;qRT-PCR分析表明,低磷胁迫下几个关键的催化酶基因在4个部位中呈现不同的表达模式。因此,低磷胁迫下盾叶薯蓣中甾体总皂苷含量及调控甾体皂苷生物合成关键酶基因的表达均发生变化,该研究为阐明盾叶薯蓣甾体皂苷成分生物合成响应低磷胁迫的分子机制提供一定的生物学信息。