RNA可变剪接(RNA alternative splicing,AS)不仅在植物中普遍存在,而且有很多重要的生物学功能。人参在中国是非常重要的传统中药之一,其最重要的药用成分是人参皂苷。在目前的研究上看,可变剪接在人参中,特别是人参皂苷的生物合成过程中的特征和功能还尚不清楚。该类研究在其他植物单株中的研究也是有限的。本研究以人参基因组序列为参考,利用本课题组发表的一株4年生人参植株花果期14个组织器官的转录组,对可变剪接在人参不同组织中的活动规律进行了系统研究。茉莉酸甲酯(Me JA)是一种在人参上广泛应用的体外皂苷合成诱导剂,本研究可以通过对茉莉酸甲处理酯的人参不定根的转录组的分析,来进一步的论证可变剪接在人参皂苷生物合成中的潜在作用。本研究的主要发现如下:1.本文对处于花果期的一株4年生人参植株中14个器官的转录组进行鉴定,得到13,863个可变剪接基因和30,801个可变剪接事件,并发现可变剪接基因(AS基因)发生可变剪接事件的概率与其所含外显子的数量呈正相关。2.人参在4年生花果期基因表达有五种类型的可变剪接事件,分别为:外显子跳跃(SE)?内含子保留(RI)、可变5’剪接位点(A5SS)、可变3’剪切位点(A3SS)和互斥外显子(MXE)。其中外显子跳跃是最主要的可变剪接事件,占比为53%。大约68%的可变剪接基因中只有其中一个类型的可变剪接事件。3.可变剪接事件的频率和类型在各个器官之间的分布具有很大的差异,但是与器官特异性表达的基因相比,跨器官表达的基因发生的可变剪接事件更多。在可变剪接内含子剪接位点(splicing site)序列结构上,内含子的3’端,几乎都是AG剪接位点;在内含子5’端,大多数的剪接位点都是GU,但也有少量的GC。可变剪接内含子剪接位点与非可变剪接(non-AS)内含子剪接位点在序列上没有明显的差异。本研究对可变剪接基因进行GO(gene ontology)富集分析发现,可变剪接基因在超过500个GO条目(GO term)中富集。但在不同器官中,可变剪接基因所富及的GO条目的种类和数量具有较大差异。4.通过相关性分析,有24条可变剪接基因与人参皂苷含量显著相关,表明它们参与了人参皂苷的生物合成。相较于非可变剪接基因(non-AS),可变剪接基因在皂苷合成过程中显著富集上调,并且构成了更加紧密的基因共表达互作网络,这说明了这些可变剪接基因的功能与人参皂苷的生物合成密切相关。5.为进一步验证可变剪接与人参皂苷生物合成的相关关系,本研究进一步分析了茉莉酸甲酯处理人参不定根0-48小时的转录组。结果显示,共有11182条可变剪接基因经历了23240个可变剪接事件。基因差异表达分析发现,在差异表达的可变剪接基因中,有15个基因是人参皂苷合成关键酶基因。其中13个可变剪接基因在上述24个与皂苷合成相关的可变剪接基因中,并且都与原人参二醇型皂苷Rb1和Rd显著相关。这一结果与报导的茉莉酸甲酯对原人参二醇皂苷合成的促进作用一致,进一步揭示了可变剪接在皂苷合成过程中的重要作用。总之,可变剪接在植物中普遍存在,但是,不同组织、不同基因结构与组织器官表达的特异性及茉莉酸甲酯诱导等因素,都可影响可变剪接。虽然,在人参皂苷合成途径中同时包含可变剪接和非可变剪接基因,但前者在人参皂苷生物合成过程中显著富集。这些发现为植物RNA可变剪接的特性和功能提供了新的、更加全面的认识。