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连作障碍是指作物在同一土壤中连续多次栽培后,即使在正常的管理条件下,也会出现生长情况变差、品质变劣、产量减少、病虫害严重的现象。目前许多中药材存在不同程度的连作障碍,如人参、西洋参、地黄等；连作障碍已成为了一个危害甚广且亟待解决的生产问题。穿心莲来源于爵床科(Acanthaceae)植物穿心莲[Andrographis paniculata (Burm. f.) Nees]的干燥地上部分,其临床应用广泛且是多种中成药的原料,市场需求量大。研究报道穿心莲存在连作障碍,但现有研究多集中在其营养体的化感作用方面,关于连作对穿心莲植株生理生态特征的影响目前仍无报道。本研究对3个连作年限(连作0年、连作1年及连作2年)穿心莲的生长指标、生理指标、产量及活性成分含量进行测定分析,并结合转录组学和DNA甲基化两个角度从分子水平上对其变化进行研究,以期能明确连作对穿心莲生长的影响并从分子层面上对这些变化进行初步探讨。方法和结果概括如下：1连作对穿心莲生长的影响连作试验结果表明,穿心莲植株的株高、叶总面积、叶绿素含量及产量随着连作年限的增加而增加,连作1年、2年与连作0年比较,差异具有统计学意义(P<0.05)；连作后穿心莲的花期、果期比正茬提前了5-7天；穿心莲药材活性成分含量测定结果表明,连作组的穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯含量均比正茬的降低；穿心莲叶片膜脂过氧化程度及抗氧化酶活性测定发现丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)的活性均随连作年限的增加而升高。2连作穿心莲转录组特征研究通过Illumina Hiseq 2000高通量测序从穿心莲中获得了231,536,164条读序,总核苷酸数达2.58G,拼接组装后共得到平均长度为1,045bp的Unigene 43,683条。对获得的Unigene进行功能注释,共有10,584条Unigene被注释到COG数据库的24个功能类别；对获得的Unigene进行GO功能分类,分别有21,158条、22,596条和12,884条Unigene被注释到生物学过程、细胞组分和分子功能三大主要功能类别；此外,有8,024条Unigene可归入KEGG数据库的122条代谢途径。对3个连作穿心莲表达谱进行分析,从中挖掘出了8,691个差异表达基因,使用STEM软件聚类得到了8个差异表达趋势并对其进行KEGG通路分析,获得了一系列在3个连作年限间具有一定表达趋势的通路。对与穿心莲化学成分相关的通路进行分析,注释获得参与苯丙氨酸代谢途径的8个关键酶、类黄酮生物合成途径的9个关键酶及二萜生物合成途径的6个关键酶,并明确了它们在3个连作年限样品中的表达水平。3连作穿心莲的DNA甲基化分析利用LC-MS/MS和MSAP测定了3个连作年限的穿心莲叶片基因组DNA总甲基化水平,两者的测定结果均表明随着连作年限的增加,穿心莲叶片DNA的甲基化水平逐渐降低。其中,LC-MS/MS测定的DNA甲基化水平为10.26%～13.91%,MSAP测定的甲基化水平为8.20%～9.24%;此外,MSAP分析显示,穿心莲叶片基因组CCGG位点主要发生去甲基化。综上所述,本研究以穿心莲为材料进行了连作试验,明确了连作对穿心莲生长的影响；本研究还从转录组学和DNA甲基化的角度探讨了连作对穿心莲分子层面的影响,初步建立了穿心莲转录组数据平台并挖掘了一系列响应连作的差异表达基因,同时也测定了连作穿心莲叶片基因组DNA甲基化水平：对连作穿心莲的转录组特征及DNA甲基化进行分析,将有助于从分子水平上对连作影响穿心莲的机制进行阐释,这为穿心莲的规范化栽培提供了理论基础,也为其他药用植物的连作障碍研究提供了一种新的思路。