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白花虎眼万年青（Ornithogalum thyroides）是百合科虎眼万年青属的多年生球根花卉,具有较高的观赏价值和药用价值,而且可通过叶片产生珠芽和叶基部形成鳞茎的方式实现高效再生,但是其代谢途径和器官发育机制尚不清楚。本研究以其主要的三个营养器官（叶片、产生于叶片表面的珠芽和产生于叶片基部的鳞茎）为材料,构建转录组文库并进行Illumina Hi Seq 2000测序及生物信息学分析。共获得白花虎眼万年青转录组的原始数据13.5G,经过数据过滤后得到有效数据11.3Gb,经过序列拼接共获得262,332条unigene。KEGG pathways分析表明,其具有新陈代谢通路1,698条,次生代谢物质合成通路730条,共有14,459条Unigene注释到次生代谢合成途径;不但包括单萜、倍半萜和三萜皂苷等已知的药用活性成分通路,而且含有吲哚类生物碱、异喹啉生物碱、葡萄糖异硫氰酸盐、黄酮和黄酮醇、甜菜素、咖啡因、植物类昆虫激素、亚油酸、牛磺酸和亚磺酸等重要的生理生化通路。多数次生代谢产物及其关键酶的表达主要发生于鳞茎和珠芽中,叶片中最少。研究还发现,叶片表面产生珠芽过程中有2,397条Unigene上调,1,593条Unigene下调;叶片基部形成鳞茎过程中有4,087条Unigene上调,2,969条Unigene下调。研究表明,叶片产生珠芽过程中,EMB基因、TATA结合蛋白、BTB/POZ锚蛋白重复序列、TOR调控蛋白、FKBP蛋白等基因的表达发生了明显地变化;叶片形成珠芽的过程中,染色体重组复合体、圆叶蛋白、PPR蛋白、EMB基因、细胞色素P450等基因表达发生了显著地变化;上述基因可能参与了珠芽和鳞茎等器官的发生。本研究首次获得了白花虎眼万年青的转录组数据,研究了其次生代谢途径及表达规律,并分析了从叶片到珠芽和鳞茎形成过程中差异表达基因。研究结果为白花虎眼万年青功能基因及相关候选基因的发掘提供了基础数据和重要依据,有望用于虎眼万年青属及百合科植物的遗传改良,增加次级代谢物质的含量,提高医药化工和营养保健的价值,改善园艺性状等。
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