丹参作为传统中药,其活性成分生物合成的分子机制尚不清楚。本研究首次将第二代和第三代高通量组合测序策略应用于植物全长转录组研究,从组学水平分析药用模式植物丹参的基因可变剪接现象,揭示丹参活性成分生物合成途径及其调控相关基因的差异表达及可变剪接变化规律。构建丹参根不同组织(周皮、韧皮部和木质部)的全长转录组文库,不同大小的文库(<1 kb,1-2 kb,2-3 kb,>3 kb)应用单分子实时测序技术(SMRT,PacBio RS)进行全长转录组分析;周皮、韧皮部和木质部分别构建pair-end文库通过二代Illumina HiSeq2500测序,分析根不同组织丹参酮合成相关的基因差异表达;利用Illumina高质量的短reads对单分子测序低质量的长reads进行校正(LSC);利用二代短reads比对丹参基因组分析丹参转录本的剪接位点(SPLICEMAP);根据剪接位点、校正后高质量的长reads以及丹参基因组数据分析丹参全长转录本及可变剪接信息(IDP)。综合解剖学、化学及分子生物学分析证实,丹参酮生物合成具有组织特异性,其合成与积累的主要部位是丹参根的周皮组织。根周皮丹参酮IIA含量分别是韧皮部和木质部的17倍和185倍;根三个部位转录组差异表达显示参与萜类合成的主要上游基因在周皮中显著高表达;qRT-PCR证实丹参酮合成关键基因(CPS1、KSL1和CYP76AH1)在周皮中显著高表达;基于丹参酮的合成和积累规律,预测15个CYP450s、5个SDRs和1个2ODD参与丹参酮下游的生物合成。同时发现丹参根转录本中约40%的基因存在可变剪接,可变剪接类型多样,且不同可变剪接可能与萜类成分合成调控有关。本研究为阐明丹参酮的生物合成分子机制提供新思路。