2.6. DEG analīze, kas saistīta ar polisaharīdu metabolismu un uzkrāšanos

Cistanche Deserticolagalvenokārt saturglikoze, galaktoze, fruktoze, rhamnoze, arabinoze un mannozekā galvenie monosaharīdi. Šie monosaharīdi tiek veikti katalīzēglikoziltransferāzesun citi fermenti, lai sintezētuCistanchepolisaharīdi.

 

Cistanche Deserticola

 

Šis pētījums analizējapolisaharīdu metabolisma ceļiunDEGS bagātināti šajos ceļosiekšāCistanche Deserticolano dažādiem saimniekaugiem. Analizējot šoKega ceļi, tika identificēti galvenie enzīmi un gēni, kas iesaistīti polisaharīdu biosintēzē:

Galaktozes metabolisms (Ko00052)

Mannozes un fruktozes metabolisms (KO00051)

Amino cukura un nukleotīdu cukura metabolisms (KO00520)

Cietes un saharozes metabolisms (KO00500)

Kopumā13 Polisaharīdu ar biosintēzi saistīti enzīmiun tika identificēti vairāki galvenie enzīmu gēni, ieskaitot:

-Amilāze (BAM)

Glikoze -1- fosfāta adenylyltransferase (GLGC)

Heksokināze (HK)

-Fructofuranosidase (SACA)

Saharozes-fosfāta hidrolāze (SPP)

Glikoze -6- fosfāta izomerāze (GPI)

UDP-glikozes dehidrogenāze (UGDH)

Mannose -1- fosfāts guanyltransferase (GMPP)

Galaktinola sintāze (GOL)

-Galaktozidāze (LACZ)

Mannose -6- fosfāta izomerāze (MPI)

UDP-glikuronāta dekarboksilāze (UXS)

No pirofosfāta atkarīgā fosfofruktokināze (PFP)

Šiem fermentiem ir nozīmīga lomabiosintēzeCistanchepolisaharīdi.

A Hierarhiska klasterizācijas siltuma kartetika ģenerēts, izmantojot DEG ekspresijas datus, kurus apstrādājaDeseq2Apvidū Rezultāti parādīja aNozīmīga atšķirībagēnu ekspresijā starpHaloksilons-Cistancheun atriplex-CistancheApvidū Konkrēti:

Haloksilons-Cistancheizstādītsievērojami augstāka izpausmenoSaca, hk un lacz.

Atriplex-Cistancheizstādītsievērojami augstāka izpausmenoUGDH, GMPP un GOLS.

Cistanche Deserticola

 

2.7 QRT-PCR validācija

Lai pārbaudītutranskripta secības datu ticamība, qRT-PCRtika veikts, izmantojotACTB(-aktīns) kā amājturības gēnsApvidū SešiGalvenie enzīmu gēniiesaistītsCistanchePolisaharīdu biosintēze tika nejauši izvēlēta validācijai.

QRT-PCR rezultāti tika izteikti kālog₂ (FC)un parādīja, kaDEG ekspresijas modeļi dažādos saimniekam iegūtosCistanchebija atbilstoši transkripta secības rezultātiem:

GMPP, PFP un UGDH tika pārregulēti.

LACZ tika pazemināts.

Šie atklājumi apstiprinaAugsta transkripta datu ticamība, atbalstot diferenciālās gēnu ekspresijas analīzes precizitātiCistanche Deserticola.

3 Diskusija un secinājums

Cistanche Deserticolair daudzgadīgs ārstniecības augsOrobanchaceaeģimene. Tā dēļunikāla izaugsmes videunaugsta medicīniskā vērtība, to sauc par"Tuksneša žeņšenis."Tābioaktīvi savienojumigalvenokārt iekļaujietfeniletanoīdu glikozīdi, flavonoīdi, polisaharīdi un betaīns[9]. Pašlaik pētījumi par šo ārstniecības augu galvenokārt ir vērsti uzaktīvās sastāvdaļas un farmakoloģiskā ietekme, kamēr studēģenētiskais līmenispaliek ierobežots. Jo īpaši irDaži ziņojumiuzmetabolisma atšķirību ģenētiskā analīzeiekšāpolisaharīdi, flavonoīdi un feniletanoīdi glikozīdi.

LīdzNR datu bāzes anotācijaunigēnu to norādījaCistanche Deserticola, kastrūkst atsauces genoma, ir visciešāk saistīts arPaulownija(Scrophulariaceae), augs ar secīgu genomu [10]. Identificēto anotēto unigēnu diferenciālās ekspresijas analīze14 089 ievērojami diferencēti izteikti gēni (DEG)Apvidū Tas liek domāt, kastarplaiksCistanche DeserticolaparazitēšanaHaloksilona ammodendrsunAtriplex canescensuzrāda būtiskas atšķirības, iespējams, dēļsaimniekaugu metabolisma variācijasunrizosfēras mikrobu kopienas [11].

ParKEGG datu bāze, 3 998 unigenestika kartēti līdz117 metabolisma ceļi, starp kuriem1 386 grāditika bagātināti ar ceļiem, kas saistīti arpolisaharīdu, taukskābju, aminoskābju un flavonoīdu biosintēzeApvidū Šie gēni ir iesaistīti dažādosmetabolisma produktiCistanche Deserticolaun regulētpolisaharīdu un flavonoīdu uzkrāšanāsApvidū AtšķirībasDEG bagātināšanas modeļi un ekspresijas līmeņi dažādos saimniekaugosnovest pieBioloģisko funkciju un aktīvā savienojuma metabolisma variācijas [12].

Šis pētījums identificēts20 grādi, kas kodē 13 galvenos fermentusiesaistītspolisaharīdu biosintēzeparCistanche Deserticolatranskripts. Šie fermenti un DEGRegulējiet galvenos procesus saharozes, glikozes, fruktozes un galaktozes iegūto polisaharīdu biosintēzēApvidū Iekšāar polisaharīdiem saistīti metabolisma ceļi, ieskaitotGalaktozes metabolismsuncietes-sucose metabolisms, galvenie fermenti, piemēram,LACZ, SACA, BAM, HK, SPP un UGDHtika identificēti.

IekšāHaloksilons-parazitizēšanaCistanche Deserticola,SACA, HK un LACZ ekspresijas līmeņibija ievērojamiaugstāksnekā iekšāAtriplekss-parazitizēšanaCistanche Deserticola.

Un otrādi -UGDH, GMPP un GOL ekspresijas līmeņibija ievērojamiaugstāksiekšāAtriplekss-parazitizēšanaCistanche Deserticola.

Transkriptiskie pētījumi sniedz dziļāku ieskatu augu augšanā, attīstībā un sekundārajā metabolītu biosintēzē un uzkrāšanā[13]. Iepriekšējos pētījumos ir izmantota transkriptika, lai analizētupolisaharīdu biosintēzes ceļiiekšāCodonopsis pilosula, Poria Cocos, Lycium Barbarum, Dioscorea Opposita, Polygonatum Sibiricum, Polygonatum Cyrtonema un Dendrobium officinale[14]. Turklāt studijām ir plaši izmantotas transkriptiskās metodesogļhidrātu metabolisms kartupeļos, melonēs un zīdkos [15-16].

Piemēram:

Ji et al.[17] analizēja korelāciju starppolisaharīdu uzkrāšanās un transkriptiskās īpašībasdažādosaudiCodonopsis pilosulaApvidū Viņi to atradasaharoze -1- fruktoziltransferāzes ({1- SST) un fructan -1- eksohidrolāze (1- feh), galvenie fermenti, kas iesaistītiFruktāna biosintēze, bijaļoti izteikts saknēs, liek domāt, ka šie fermenti irPrimārie regulatorinoAugsts polisaharīdu satursCodonopsis pilosulasaknes, kā to apstiprina HPLC analīze.

Tao et al.[18] vadītstranskripta secībalai identificētuGalvenie enzīmu gēniietekmējošspolisaharīdu saturstrīs dažādosPoligonatum sugas (P. Kingianum, P. Sibiricum, unP. cyrtonema). Viņi to atrada-Fructofuranosidase (SACA) ekspresijabūtpozitīvi korelētsarpolisaharīdu saturs, un tassacaakcijasstrukturālās un funkcionālās līdzībasarfruktoziltransferāzes, padarot to aGalvenais faktors, kas ietekmē polisaharīdu variāciju starp daudzstūrainām sugām.

Liu et al.[19] apvienotstranskriptika un metabolomikaizpētīt, kāpēctetraploīdsDendrobium officinaleir augstāks polisaharīdu saturs nekā diploīdamDendrobium officinaleApvidū Viņu pētījums to atklājaCESA/CSL, Sweet un Bglu gēnu ģimenesbijaievērojami pārregulētsiekšātetraploīdu augi, norādot toAugsta šo DEG ekspresija veicina palielinātu polisaharīdu uzkrāšanos.

Ma et al.[20] analizējašūnu sienas polisaharīdu biosintēzes regulējošie mehānismiiekšāLycium barbarumnoQinghai, Gansu un NingxiaApvidū Salīdzinot ar Qinghai un Gansu,Ningxia audzētsL. Barbarumbijaievērojami lielāks galaktozes saturs šūnas sienā, iespējams, dēļaugstāka pektāta lāzes un pektinesterāzes gēnu ekspresija.

Lu et al.[21] vadītstranskripta secībauz trimPoligonatum sugas (P. cyrtonema, P. Sibiricum, unP. Kingianum), analizējotGalvenie enzīmu gēni polisaharīdu biosintēzes ceļosApvidū Viņi identificēja135 grādi, kas kodē 18 atslēgu fermentus, ar13 gēni (ieskaitot GMPP, MPI, SACA un fruktokināzes SCRK), parādot augstāko ekspresijas līmeniPoligonatum cyrtonema.

Šis pētījums paplašina izpratni parpolisaharīdu metabolisms parazītu ārstniecības augospieBalstoties uz iepriekšējiem pētījumiem par dažādām ārstniecības augu sugām un to metabolisma ceļiemApvidū Tas nodrošina avērtīga atsauceturpmākai izmeklēšanai parPolisaharīdu metabolisma regulējošie mehānismi no saimniekiem atkarīgos ārstniecības augos [22].

PašlaikAugstas caurlaides spējas sekvencēšanas pētījumi parCistanche Deserticolatranskripts paliek agrīnā stadijāApvidū Šis pētījums veica aVisaptveroša gēnu ekspresijas analīzenoCistanche Deserticolaparazītiski uz diviem dažādiem saimniekaugiem unidentificēti galvenie enzīmu gēni, kas iesaistīti polisaharīdu metabolismāApvidū Šiem atklājumiem irSvarīgas sekasparjaunu saimniekaugu atlase un novērtēšanaCistanche Deserticolaunnodrošina teorētisku pamatu polisaharīdu biosintēzes molekulārā regulēšanas izpētei un ģenētiskajam uzlabojumamCistanche Deserticola.