Page 79 - 《广西植物》2025年第7期

７ 期 何斌等: 刺梨全长转录组测序分析及黄酮类化合物生物合成相关基因挖掘 １ ２ ７ １

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｒｏｓａ ｒｏｘｂｕｒｇｈｉｉꎬ ａ ｍｅｄｉｃｉｎａｌ ａｎｄ ｅｄｉｂｌｅ ｐｌａｎｔ ｎａｔｉｖｅ ｔｏ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａꎬ ｉｓ ｒｅｎｏｗｎｅｄ ｆｏｒ ｉｔｓ ｒｉｃｈ ｂｉｏａｃｔｉｖｅ
ｃｏｍｐｏｕｎｄｓꎬ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｆｌａｖｏｎｏｉｄｓꎬ ｖｉｔａｍｉｎ Ｃꎬ ａｎｄ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓꎬ ｗｈｉｃｈ ｅｘｈｉｂｉｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ａｎｔｉ￣ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙꎬ
ａｎｔｉｃａｎｃｅｒꎬ ａｎｄ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ. Ｔｏ ａｄｖａｎｃｅ ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒ. ｒｏｘｂｕｒｇｈｉｉꎬ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ
ａｉｍｅｄ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ａ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｆｕｌｌ￣ｌｅｎｇｔｈ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ ｄａｔａｂａｓｅ ａｎｄ ｉｄｅｎｔｉｆｙ ｋｅｙ ｇｅｎｅｓ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｆｌａｖｏｎｏｉｄ
ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ. Ｕｓｉｎｇ ＰａｃＢｉｏ Ｓｅｑｕｅｌ Ⅱ ｓｉｎｇｌｅ￣ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅ (ＳＭＲＴ) ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇꎬ ｍｉｘｅｄ ｓａｍｐｌｅｓ ｆｒｏｍ ｓｉｘ ｔｉｓｓｕｅｓ
(ｆｌｏｗｅｒꎬ ｌｅａｆꎬ ｓｔｅｍꎬ ｙｏｕｎｇ ｂａｒｋꎬ ｍａｔｕｒｅ ｂａｒｋꎬ ａｎｄ ｆｒｕｉｔ) ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ. Ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ｔｏｏｌｓ ｗｅｒｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｆｏｒ
ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ ａｓｓｅｍｂｌｙꎬ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ａｎｎｏｔａｔｉｏｎꎬ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ａ ｔｏｔａｌ
ｏｆ ２５ ００３ ｎｏｎ￣ｒｅｄｕｎｄａｎｔ ｉｓｏｆｏｒｍｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄꎬ ｗｉｔｈ ａｎ ａｖｅｒａｇｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ２ ４７１ ｂｐ. Ａｍｏｎｇ ｔｈｅｓｅꎬ ２４ ３５７ ｃｏｄｉｎｇ
ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ (ＣＤＳ) ｗｅｒｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄꎬ ａｖｅｒａｇｉｎｇ １ ７２７ ｂｐꎬ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｊｏｒｉｔｙ ｒａｎｇｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ３００ － ３ ０００ ｂｐ. (２)
Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ａｎｎｏｔａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｓｅｖｅｎ ｄａｔａｂａｓｅｓ (ＧＯꎬ ＫＥＧＧꎬ Ｎｒꎬ Ｓｗｉｓｓ￣Ｐｒｏｔꎬ ＴｒＥＭＢＬꎬ ＫＯＧꎬ ａｎｄ Ｐｆａｍ) ｒｅｖｅａｌｅｄ ｔｈａｔ
２４ ８５９ ｉｓｏｆｏｒｍｓ (９９.４２％) ｗｅｒｅ ａｎｎｏｔａｔｅｄ. Ｎｏｔａｂｌｙꎬ ９９ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｓ ｗｅｒｅ ｌｉｎｋｅｄ ｔｏ ｆｌａｖｏｎｏｉｄ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｐａｔｈｗａｙｓꎬ
ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｐｈｅｎｙｌａｌａｎｉｎｅ ａｍｍｏｎｉａ￣ｌｙａｓｅ (ＰＡＬ)ꎬ ｃｈａｌｃｏｎｅ ｓｙｎｔｈａｓｅ (ＣＨＳ)ꎬ ａｎｄ ｆｌａｖｏｎｏｌ ｓｙｎｔｈａｓｅ (ＦＬＳ). (３) Ａ ｔｏｔａｌ
ｏｆ １ ９３０ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓ (ＴＦｓ) ｆｒｏｍ ８２ ｆａｍｉｌｉｅｓ ｗｅｒｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄꎬ ｗｉｔｈ ５５ ＴＦｓ (ｅ.ｇ.ꎬ ＷＲＫＹꎬ ＭＹＢꎬ ａｎｄ ｂＨＬＨ)
ｐｏｔｅｎｔｉａｌｌｙ ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ ｆｌａｖｏｎｏｉｄ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ. (４) Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ９５ ｌｏｎｇ ｎｏｎ￣ｃｏｄｉｎｇ ＲＮＡｓ (ＬｎｃＲＮＡｓ)
ａｎｄ １２ ５８８ ｓｉｍｐｌｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅｐｅａｔｓ (ＳＳＲｓ)ꎬ ｆｒｏｍ ｗｈｉｃｈ １０ ５４５ ＳＳＲ ｐｒｉｍｅｒ ｐａｉｒｓ ｗｅｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ. Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｉｎｄｉｎｇｓ
ｅｎｒｉｃｈ ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄａｔａｂａｓｅ ｏｆ Ｒ. ｒｏｘｂｕｒｇｈｉｉꎬ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｎｅｘｔ ｓｔｅｐｓ ｉｎ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍａｒｋｅｒ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔꎬ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔꎬ ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅꎬ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓꎬ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｇｅｎｅｔｉｃ
ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｂｒｅｅｄｉｎｇ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｒｏｓａ ｒｏｘｂｕｒｇｈｉｉꎬ ｓｉｎｇｌｅ￣ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ ｆｕｌｌ￣ｌｅｎｇｔｈ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅꎬ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ
ａｎａｌｙｓｉｓꎬ ｆｌａｖｏｎｏｉｄ

刺梨( Ｒｏｓａ ｒｏｘｂｕｒｇｈｉｉ) 源自中国西南地区ꎬ富 个黄酮类化合物生物合成途径描述较少ꎬ并且其
含维生素 Ｃ、黄酮、多糖、超氧化物歧化酶和三萜等 转录组数据库是基于 Ｉｌｌｕｍｉｎａ 公司 ＮｏｖａＳｅｑ ６０００
一系列有益健康的活性物质ꎬ这些成分赋予了它 平台进行的二代测序结果ꎮ 然而ꎬ二代测序技术

诸多潜在的健康益处ꎮ Ｘｕ 等(２０１４ꎬ２０１６ꎬ２０１７) 在建库时需要将转录本打成碎片而造成读长有限
通过一系列体外和体内实验证明刺梨黄酮类化合 (通常为 ５０ ~ ３００ ｂｐ)ꎬ在转录本异构体组织过程
物在辐射防护及抗细胞凋亡等方面的作用ꎬＸｕ 等 中存在较多嵌合体错误而丢失可变剪切等重要信
(２０１８)证实了刺梨黄酮类化合物在阿霉素诱导的 息ꎬ从而对后续的研究造成较大的影响ꎬ大大限制
心脏毒性中发挥保护作用ꎬ陈超等(２０２２) 发现刺 了转录组数据的深度开发ꎮ 随着三代测序技术的
梨总黄酮提取物在治疗小鼠 ２ 型糖尿病方面优于 兴起和应用ꎬ极大地降低了无参转录组的分析难
盐酸二甲双胍ꎻ随后浦贤等(２０２４) 进一步研究证 度ꎬ增强了获得样品完整基因组和全长转录组的
明刺梨黄酮有效地缓解了小鼠体重下降和结肠组 能 力ꎬ 更 有 利 于 转 录 组 的 深 度 分 析ꎮ Ｚｏｎｇ 等
织的病变ꎮ 除了在医学领域的开发潜力外 Ｚｈａｏ 等 (２０２４)利用 Ｎａｎｏｐｏｒｅ 测序技术和 Ｈｉ￣Ｃ 测序数据ꎬ
(２０２２)和 Ｇｅ 等(２０２４) 将刺梨提取物与其他材料 组装了 ２ 个染色体级别的刺梨和无籽刺梨基因
混合ꎬ研制出了无毒性、低残留并且能延长果蔬保 组ꎬ从全基因组水平证明了无籽刺梨的杂交起源
质期的包装材料ꎬ为刺梨及其加工产品的研发提 父母本为刺梨及长尖叶蔷薇ꎬ并且鉴定了 ２ 个在

供了新的突破口ꎮ 抗坏血酸合成途径中显示正选择迹象的基因及可
随着基因测序相关技术 的 发 展 和 成 本 的 降 能调控抗坏血酸合成途径的关键枢纽基因ꎻ文中
低ꎬ近年来已有二代高通量转录组测序技术与代 也阐述了基因复制有助于黄酮类化合物的积累ꎬ
谢组测序技术整合的应用ꎮ Ｓｕ 等(２０２４) 通过整 但关于黄酮类化合物生物合成过程中相关基因更
合转录组学和代谢组学鉴定出调控刺梨中 ３ 个槲 为详细的内容较少ꎮ
皮素衍生物合成的关键基因ꎮ 但是ꎬ程宗明教授 本研究以‘贵农 ５ 号’ 刺梨花、叶、茎、嫩皮、老
主要针对槲皮素生物合成途径进行研究ꎬ而对整 皮和果共 ６ 种组织为材料ꎬ采用 ＰａｃＢｉｏ 测序平台