莲子草(Alternanthera sessilis(L.)DC)是一种重要的传统药物,在非洲及亚洲地区被当做天然的家庭治疗手段用于治疗各种疾病。莲子草最早被印度的阿育吠陀医学(Ayurvedicmedicine)记载,称之为Matyakshika。它是阿育吠陀药物Lokina的三个来源之一,常用于治疗肠胃胀气、咳嗽、支气管炎和糖尿病等。在加纳,加点盐熬的汤可以用来止血;在塞内加尔和印度,人们用莲子草研磨的粉末治疗毒蛇咬伤;在台湾,莲子草用于当地的医药,通常和其它药用植物混合用于治疗肝炎、胸闷、支气管炎、哮喘和其它肺部疾病;印度巴加尔地区的部落用这种植物来治疗血痢、溃疡和刀伤等。莲子草有很强的抗菌活性,并且含有丰富的抗菌肽。目前,在PubMed数据库可搜索到的与莲子草相关的文章很少,并且作为一种非模式生物,莲子草的基因组和转录组还没有被测序,甚至NCBI数据库上可搜索到的莲子草相关的核酸和蛋白质序列也非常少。抗菌肽(AMPs,anti-microbial peptides)是广泛分布于动物和植物界的一类生物体自身产生的用于防御入侵病原体感染的小分子多肽,是生物体先天免疫系统的一个重要组成部分。植物抗菌肽(PlantAMPs)是植物防御系统的组成部分,在很多物种的根、种子、花朵、茎和叶子等部位都能被分离出来。植物抗菌肽不仅能抵抗自身相关的病原微生物,而且对人类的致病菌也有抗菌作用。近年来,由于在临床和生产实践中抗生素的不合理使用等原因导致大量的致病微生物产生了抗药性。而植物抗菌肽作为天然的、强效的广谱抗菌化合物,是抗生素理想的替代物质。植物抗菌肽不同于其它生物体,它们通常富含可形成二硫键结构的半胱氨酸残基。这些结构上的特性使得富含半胱氨酸残基的植物抗菌肽具有极高的化学、热和蛋白水解稳定性。植物抗菌肽根据相同的特性通常被分为几个家族,主要包括硫堇蛋白(thionins)、防御素(defensins)、类橡胶素(hevein-like peptides)、打结素(knottins)、转脂蛋白(lipid transfer proteins)、蜕皮素(snakins)和α-发夹结构蛋白(α-hairpinins)等。为了研究莲子草中的抗菌肽序列,本研究基于IlluminaHiseq 2000平台对莲子草全转录组进行高通量测序。并利用BinPacker软件对莲子草转录组测序数据进行从头组装(de novo assembly),共得到182462个转录本(94439 unigene),N50达到2256bp。然后对这些unigene进行功能注释,即将unigene的序列与各生物信息数据库(包括NR,Swissprot,trEMBL,COG,KEGG,PFAM 等)进行比对,搜索同源序列,获得相应的基因功能信息。其中,有32109(30%)条unigene序列在这些数据库中找到同源序列。在NR数据库的搜索结果中,绝大多数的同源序列都来源于甜菜和菠菜,而甜菜和菠菜与莲子草同属于苋科植物,说明与莲子草近源并且被详细注释的生物只有科水平。随后我们使用自己撰写的程序,通过结合序列同源性和识别半胱氨酸残基排列模式的方法在组装得到的转录本中寻找潜在的抗菌肽序列,共获得192个AMPs序列,这些AMPs序列来自六类不同的家族,分别为75个转脂蛋白,66个植物防御素,22个硫堇蛋白,17个蜕皮素,5个类橡胶素蛋白,7个α-发夹结构蛋白。本研究首次对非模式生物莲子草的全转录组进行高通量测序和从头组装(de novo assembly),并在全转录组范围内分析莲子草包含的抗菌肽序列。结果表明,在参考基因组不可用的情况下,转录组测序是研究生物体小分子物质的一种经济有效的手段;在转录组水平研究植物抗菌肽是一种简单而高效的途径,能有效的减少实验的工作量,缩短实验研究时间,从而加速研究过程。