2.6 Analýza DEGS týkajúcich sa metabolizmu a akumulácie polysacharidu

Púšť cistancheprimárne obsahujeglukóza, galaktóza, fruktóza, rahamnóza, arabinóza a manózaako jeho hlavné monosacharidy. Tieto monosacharidy podliehajú katalýze podľaglykozyltransferázya ďalšie enzýmy na syntézuCistanchepolysacharidy.

 

Púšť cistanche

 

Táto štúdia analyzovaladráhy metabolizmu polysachariduaStupne obohatené v týchto dráhachvPúšť cistanchez rôznych hostiteľských rastlín. Analýzou nasledujúcehoKeggové cesty, boli identifikované kľúčové enzýmy a gény zapojené do biosyntézy polysacharidu:

Metabolizmus galaktózy (KO00052)

Metabolizmus manózy a fruktózy (KO00051)

Metabolizmus aminokukáru a nukleotidového cukru (KO00520)

Metabolizmus škrobu a sacharózy (KO00500)

Celkom13 Enzýmy súvisiace s biosyntézou polysacharidua bolo identifikovaných niekoľko kľúčových génov enzýmov, vrátane:

-Myláza (BAM)

Glukóza -1- fosfát adenylyltransferáza (GLGC)

Hexokináza (HK)

-Fruktofuranosidáza (SACA)

Hydroláza sacharózy-fosfátu (SPP)

Glukóza -6- fosfát izomeráza (GPI)

UDP-glukóza dehydrogenáza (UGDH)

Manóza -1- fosfát guanylyltransferáza (gmpp)

Galaktinol syntázy (gols)

-Galaktozidáza (LACZ)

Manóza -6- fosfát izomeráza (MPI)

UDP-glukuronát dekarboxyláza (UXS)

Fosfofruktokináza závislá od pyrofosfátu (PFP)

Tieto enzýmy hrajú významnú úlohu vbiosyntézaCistanchepolysacharidy.

A hierarchické zhlukovanie teplabol generovaný pomocou dát expresie deg spracovaných pomocouDeseq2. Výsledky ukázali avýznamný rozdielv génovej expresii medziHaloxylon-Cistanchea atriplex-Cistanche. Konkrétne:

Haloxylon-CistanchevystavenýVýrazne vyššia expresiazSACA, HK a LACZ.

Atriplex-CistanchevystavenýVýrazne vyššia expresiazUGDH, GMPP a GOLS.

Púšť cistanche

 

2,7 validácia QRT-PCR

Overiťspoľahlivosť údajov o sekvencovaní transkriptu, qRT-PCRsa uskutočňoval pomocouActb(-aktín) ako agén pre domácnosť. Šesťgény enzýmovzapojiť saCistancheBiosyntéza polysacharidu bola náhodne vybraná na validáciu.

Výsledky QRT-PCR boli vyjadrené akolog₂ (fc)a ukázal, žeexpresné vzorce stupňov v rôznych hostiteľských odvodenýchCistancheboli v súlade s výsledkami transkriptómového sekvenovania:

GMPP, PFP a UGDH boli upregulované.

LACZ bol downregulovaný.

Tieto zistenia potvrdzujúvysoká spoľahlivosť prepisových údajov, podpora presnosti analýzy diferenciálnej génovej expresie vPúšť cistanche.

3 Diskusia a záver

Púšť cistancheje trvalá liečivá rastlina zOrobanchaceaerodina. Kvôlijedinečné rastové prostredieavysoká hodnota, je to známe ako"Ženšinka púšte."Svojbioaktívne zlúčeninyzahrnúť hlavnefenyletanoidové glykozidy, flavonoidy, polysacharidy a betaínu[9]. V súčasnosti sa výskum tejto liečivej elektrárne zameriava hlavne naÚčinné látky a farmakologické účinky, zatiaľ čo štúdie nagenetická úroveňzostať obmedzený. Najmä existujúmálo správnagenetická analýza metabolických rozdielovvpolysacharidy, flavonoidy a fenyletanoidové glykozidy.

TenAnotácia databázy NRUnigénov to naznačiloPúšť cistanche, čochýba referenčný genóm, najviac súvisí sPaulownia(Scrophulaliaceae), rastlina so sekvenovaným genómom [10]. Analýza diferenciálnej expresie identifikovaná anotovaný unigény14 089 významne odlišne exprimovaných génov (stupňov). To naznačuje, žeprepisyPúšť cistancheparazitizáciaHaloxylonový amodendronaAtriplex canescensvykazuje významné rozdiely, pravdepodobne kvôliVariácie v metabolizme hostiteľských rastlínarhizosféra mikrobiálne spoločenstvá [11].

VKeggová databáza, 3 998 unigénovboli zmapované117 metabolických ciest, medzi nimi1 386 stupňovboli obohatené v dráhach súvisiacich sBiosyntéza polysacharidov, mastných kyselín, aminokyselín a flavonoidov. Tieto gény sú zapojené do rôznychmetabolické výrobkyPúšť cistanchea regulovaťakumulácia polysacharidov a flavonoidov. RozdielyDEG obohacovacie vzorce a úrovne expresie v rôznych hostiteľských rastlináchviesťvariácie biologických funkcií a metabolizmu aktívneho zlúčeniny [12].

Táto štúdia identifikovala20 stupňov kódujúcich 13 kľúčových enzýmovzapojiť sabiosyntéza polysachariduvPúšť cistancheprepis. Tieto enzýmy a stupneregulovať kľúčové procesy v biosyntéze polysacharidov odvodených od odvodených od odvodených od sacharózy, glukózy, fruktózy a galaktózy. Vmetabolické dráhy súvisiace s polysacharidomvrátanemetabolizmus galaktózyametabolizmus škrobu, kľúčové enzýmy, ako napríkladLACZ, SACA, BAM, HK, SPP a UGDHboli identifikované.

VHaloxylon-parazitizáciaPúšť cistanche,Hladiny expresie SACA, HK a LACZboli výraznevyššíako vAtriplex-parazitizáciaPúšť cistanche.

Naopak,Hladiny expresie UGDH, GMPP a GOLboli výraznevyššívAtriplex-parazitizáciaPúšť cistanche.

Transcriptomické štúdie poskytujú hlbšie poznatky o raste rastlín, vývoji a biosyntéze a akumulácii sekundárnej metabolitu[13]. Predchádzajúce štúdie použili transkriptomiku na analýzuPolysacharidové biosyntézové dráhyvCodonopsis pilosula, Poria Cocos, Lycium Barbarum, Dioscorea Protita, Polygonatum Sibiricum, Polygonatum Cyrtonema a Dendrobium Officeinale[14]. Navyše, transkriptomické techniky sa vo veľkej miere použili na štúdiummetabolizmus uhľohydrátov v zemiakoch, melónoch a mulberries [15-16].

Napríklad:

Ji a kol.[17] analyzovali koreláciu medziakumulácia polysacharidu a transkriptomické charakteristikyinaktkaniváCodonopsis pilosula. Zistili toSUCROSE -1- fructosyltransferase (1- sst) a fruktan -1- exohydrolase ({1- feh), kľúčové enzýmy zapojené dobiosyntéza fruktan, bolivysoko vyjadrené v koreňoch, čo naznačuje, že tieto enzýmy súprimárne regulátoryzvysoký obsah polysacharidu vCodonopsis pilosulakorene, ako je potvrdené analýzou HPLC.

Tao a kol.[18] uskutočnenésekvenovanie transkriptuidentifikovaťgény enzýmovovplyvňujúciobsah polysachariduv troch rôznychPolygonatum (P. Kingianum, P. sibiricumaP. Cyrtonema). Zistili to-expresia fruktofuranozidázy (SACA)bolpozitívne korelovanésobsah polysacharidua tosakaakcieštrukturálne a funkčné podobnostisfruktosyltransferáza, čo jeKľúčový faktor ovplyvňujúci variáciu polysacharidu medzi druhmi polygonatum.

Liu a kol.[19] kombinovanétranskriptomiky a metabolomikaPreskúmať prečotetraploidnýDendrobium officinalemá vyšší obsah polysacharidu ako diploidDendrobium officinale. Ich štúdia to odhalilaCESA/CSL, Sladké a génové rodiny BGLUbolivýrazne upregulovanévtetraploidné rastliny, naznačujúc toVysoká expresia týchto DEGS poháňa zvýšená akumulácia polysacharidov.

Ma a kol.[20] analyzovaliregulačné mechanizmy biosyntézy polysacharidu bunkovej stenyvLycium barbarumodQinghai, Gansu a Ningxia. V porovnaní s Qinghai a Gansu,Ningxia pestovanýL. Barbarummaťvýznamne vyšší obsah galaktózy v bunkovej stene, pravdepodobne kvôlivyššia expresia génov pekt lyázy a pektineesterázy.

Lu a kol.[21] vykonanésekvenovanie transkriptuna triPolygonatum (P. Cyrtonema, P. sibiricumaP. Kingianum), analýzaKľúčové enzýmové gény v dráhach biosyntézy polysacharidu. Identifikovali135 stupňov kódujúcich 18 kľúčových enzýmovs13 génov (vrátane GMPP, MPI, SACA a fructokinázovej SCRK), ktoré ukazujú najvyššie hladiny expresie vPolygonatum cyrtonema.

Táto štúdia rozširuje porozumeniemetabolizmus polysacharidu v parazitických liečivých rastlináchpodľaVytváranie predchádzajúceho výskumu rôznych druhov liečivých rastlín a ich metabolických dráh. Poskytuje ahodnotana ďalšie vyšetrovanieRegulačné mechanizmy metabolizmu polysacharidu v liečivých rastlinách závislých od hostiteľa [22].

Momentálnevysoko výkonný výskum sekvenovaniaPúšť cistancheprepis zostáva v počiatočných fázach. Táto štúdia vykonala akomplexná analýza génovej expresiezPúšť cistancheparazitický na dvoch rôznych hostiteľských rastlinách aIdentifikované gény kľúčových enzýmov zapojené do metabolizmu polysacharidu. Tieto zistenia majúdôležité dôsledkyprevýber a hodnotenie nových hostiteľských rastlín prePúšť cistancheaposkytnúť teoretický základ na štúdium molekulárnej regulácie biosyntézy polysacharidu a genetického zlepšeniaPúšť cistanche.