基于转录组分析冬虫夏草子座原基启动关键基因的研究

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冬虫夏草是我国特有的名贵中草药,子座的启动与形成是冬虫夏草生长过程中的关键节点,对该生长阶段所发生变化的机理研究是实现冬虫夏草人工培植产业化的基础。迄今,很少有关于冬虫夏草子座启动方面的报道。本研究选取冬虫夏草子座萌发的3个阶段为研究材料。分别在萌发前(僵虫A)、开始萌发(菌丝突破虫体头部B)和萌发后(形成子座C)三个阶段头部取样。用扫描电子显微镜观察3个阶段菌丝的形态差异;检测了生长过程中多酚、多糖、甘露醇、尿素和腺苷含量的变化;通过转录组测序技术分析子座萌发过程中各阶段基因表达的差异;结合q RT-PCR技术对转录组数据进行了验证;进一步通过非靶向代谢组学技术分析子座萌发过程中各阶段及子座萌发期虫体(H)代谢物种类的差异。以期找出子座原基萌发前后的关键基因和控制其仅在头部出草的主要代谢产物,为冬虫夏草人工培植的内在机理奠定基础。主要结果如下:1.冬虫夏草子座萌发过程中不同生长阶段的菌丝形态差异性明显。具体表现为:子座萌发前菌丝开始融合,开始萌发的菌丝疏松细长,萌发后的菌丝粗细均匀,表面具有微疣颗粒的特征。2.在子座启动发育后过程中,冬虫夏草中多酚和尿素含量显著下降,腺苷、多糖和甘露醇含量随着子座的生长而增加。3.转录组测序结果表明子座萌发初期为冬虫夏草子座启动的关键阶段。其中酪氨酸代谢在该阶段表达上调,并且发现与原基发育相关的碱性亮氨酸拉链转录因子编码的基因(rad R)、MYB的家族基因(65E11.140)和细胞色素p450基因(CYP205)在该阶段特异性表达。通过q RT-PCR验证表明,本实验转录组数据可靠。4.非靶向代谢组学结果显示L-脯氨酸、L-精氨酸、甜菜碱和2-羟基肉桂酸这4种化合物在子座萌发前头部特异性表达。
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