转录组与代谢组分析揭示了参与Tectaria coadunata (J.Sm.) C.Chr.中黄酮类和萜类化合物生物合成的基因

《Plant Molecular Biology Reporter》：Transcriptome and Metabolome Analysis Reveal Genes Involved in Flavonoid and Terpenoid Biosynthesis in Tectaria coadunata (J.Sm.) C.Chr.

　　该研究通过代谢组学和转录组学分析蕨类植物Tectaria coadunata的叶和根茎，发现根茎富含黄酮类和萜类等次生代谢物，并验证了DFR、CHI等关键基因，为后续研究提供资源。

　　

摘要

Tectaria coadunata（J.Sm.）C.Chr. 是一种广泛分布于全球热带地区及印度的药用蕨类植物。该植物的叶子和根茎在印度阿育吠陀医学体系中被用于治疗多种疾病，尤其是与炎症相关的疾病。关于这种植物的现有文献较少，但其抗炎作用主要归因于黄酮类和萜类等广泛的次级代谢物。在本研究中，通过液相色谱-四极杆飞行时间质谱（LC-Q-TOF-MS）技术对叶子和根茎进行了非靶向代谢组学分析，确认了35种大量存在的代谢物，包括黄酮类和萜类。其中，表儿茶素衍生物和6-羟基木犀草素7-O-β-D-葡萄糖苷是主要的黄酮类化合物，而moluccensin J和allamcidin B则是根茎中含量丰富的萜类化合物。此外，利用Illumina平台（NovaSeq 6000）从叶子和根茎中分别获得了30,331,204和33,588,285条高质量测序数据，并将其组装成373,813个contigs。经过去冗余处理后，得到了356,339个独特的contigs。随后，对参与黄酮类和萜类生物合成途径的基因进行了功能注释。通过qRT-PCR验证了差异表达基因（DEGs），如二氢黄酮醇4还原酶（DFR）、查尔酮-黄酮酮异构酶（CHI）和花青素合成酶（ANS）、3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMGR）以及萜类合成酶（TPS17）。转录组与代谢组数据的相关性分析表明，编码这些酶的基因在根茎中表达更为丰富。总之，T. coadunata的根茎比叶子含有更丰富的次级代谢物。重要的是，我们为这种非模式蕨类植物建立了转录组学和代谢组学资源，为后续研究提供了基础。