基于代谢组学和转录组学挖掘荷叶生物碱合成途径关键基因

S682.32; 为探究荷叶生物碱生物合成的分子机制,对生物碱含量差异显著品种'太空莲'(高生物碱含量)、'巨无霸'(中生物碱含量)和'大足红莲'(低生物碱含量)的成熟荷叶进行代谢组学和转录组学测序分析.代谢组学分析发现,在'大足红莲'及'太空莲'(低生物碱含量vs高生物碱含量)、'大足红莲'及'巨无霸'(低生物碱含量vs中生物碱含量)、'太空莲'及'巨无霸'(高生物碱含量vs中生物碱含量)3组中分别存在30、32、14种差异代谢物.这些差异代谢物主要为3类异喹啉类生物碱——苄基异喹啉类、双苄基异喹啉类、阿朴啡类生物碱,包括山矾碱、3′-葡萄糖基-6,7-二羟基-N-甲基-苄基四氢异喹啉、多巴胺、L-酪胺等.为了挖掘上述异喹啉类生物碱生物合成途径的关键基因,进一步对3个品种进行转录组学测序分析.结果表明,'大足红莲'及'太空莲'、'大足红莲'及'巨无霸'、'太空莲'及'巨无霸'3组中的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)分别为2 866、2 739、3 932个,共有的DEGs有379个,这些共有基因中含有异喹啉类生物碱生物合成途径基因.结合代谢组学分析结果,最终筛选并通过实时荧光定量聚合酶链反应验证得到6个关键DEGs——NnCYP80G、Nn6OMT、NnTYDC、NnNCS、NnRAV和NnERF,它们可用于后续基因功能验证和分子调控网络解析.