2. osa RNA-Seq 2. OSA De Novo transkriptoomi koostamisel ja Cistanche Deserticola lihava varre geenide avastamisel

KLIKI SIIA, ET 1. OSA

Lisainfo võtke ühendust:Joanna.jia@wecistanche.com

Arutelud

Viimastel aastatel on taimede genoomika kiiresti arenenud tänu järgmise põlvkonna sekveneerimistehnoloogia rakendamisele, samas kui vähesed uuringud on keskendunud kõrbe ravimtaimede genoomikale [57]. Kiiresti on vaja läbi viia genoomilised või transkriptoomilised uuringud, et mõista selle kohanemist põua ja soolsuskeskkonnaga ning peamiste bioaktiivsete komponentide biosünteesi rada. Mõnede ravimtaimede de novo transkriptsiooni avastus,

Cistancheekstraktil on palju mõjusid

nagu Panax ženšenn [58], Ginkgo biloba [59] ja Glycyrrhiza uralensis [60] on esmakordselt kasutatud Roche 454 platvormi abil selle pika lugemise pikkuse tõttu. Tõhusa koostamisvõime tõttu lühikeste lugemistega, eriti soodsate paarisotsaga lugemistega [23, 61], on Illumina-põhist transkriptsiooni järjestamist ja kokkupanekut laialdaselt kasutatud ka mudelite [20, 22, 62–64] ja mittemudelite jaoks. organismid [17, 19, 21, 65, 66]. Käesolevas uuringus genereerisime umbes 8G 101 bp paarisotsa lugemist ja tootsime pikemaid unigeenseid järjestusi keskmise pikkusega 725 aluspaari. Suuremahulised tüvespetsiifilised transkriptoomiandmed võivad anda kasulikke võrdlusandmeid ja neid saab kasutada bioaktiivsete komponentide sekundaarse metabolismi kaevandamiseks.C. deserticola. 81,62 protsenti kogu toorlugemistest läbis enne kokkupanemist ranged kvaliteedifiltrid (sealhulgas adapteri kärpimine ja madala kvaliteediga lugemistest loobumine), mis viitab meie järjestusandmete kõrgele kvaliteedile ja mille puhul 82,08 protsenti kvaliteetsetest lugemistest oli kasulikud. kokkupanekuks. Muud lugemised, mida kokkupanekuks kasutada ei õnnestunud, võivad tuleneda järjestusveast [67], koosteparameetritest [23] jt. Need kasutamata kvaliteetsed lugemised aitasid tulevikus parandada de novo kokkupanekut koos pikema lugemisega teiselt platvormilt (nt Roche 454).

Cistanchedeserticolal on palju mõjusid

Suur hulk kokkupandud transkripte (30 098) näitasid järjestuste sarnasusi avalikes andmebaasides tuntud geenidega, mis viitab sellele, et meie Illumina-põhised paarisotsa andmed hõlmasid olulise osaC. deserticola. BLAST-i tabamusteta transkriptid võivad olla tingitud 3' või 5' transleerimata piirkondadest, mittekodeerivast RNA-st [23] või uutest geenijärjestustest.C. deserticola.Ekspresseeritud transkriptid märgiti paljudele GO kategooriatele ja KEGG radadele (tabelid 3 ja 4), milles paljud transkriptid määrati sekundaarsetele metabolismiga seotud radadele. Nagu me teame, võib fenüülpropanoid toimida indutseeritavate antimikroobsete ühenditena, mis on maa-aluse elustiili jaoks väga kasulikud [1], ja lisaks meditsiinilisele kasulikkusele toimida ka signaalmolekulina taimede ja mikroobide interaktsioonis [68, 69]. Terpenoidi kasutatakse bioaktiivsete komponentide (nagu 6- desoksükatalpool) biosünteesiks [70]. Leidsime, et fenüülpropanoidi ja terpenoidi selgroo biosünteesi radades osalevad geenid olid väga rikkalikudC. deserticola. Veelgi olulisem on see, et hästi esindatud ligniini biosünteesi radade avastamine (joonis 3) näitas ligniini aktiivset metaboolset protsessiC. deserticolatüvi. Kõik teadaolevad ligniini biosünteesis osalevad ensüümgeenid (joonis 3) tuvastati ekspresseerituna ja neljal võtmeensüümil, sealhulgas PAL, CCR, HCT ja F5H, oli madalam ekspressioonisagedus (vastavalt FPKM 26,47, 3,89, 3,4 ja 3,83) võrreldes muud ensüümigeenid (tabel 6). See, kas nende kolme geeni ekspressioonimuutus võib mõjutada C. deserticola ligniini tootmist või mitte, väärib edasist uurimist. PAL on ligniini biosünteesi võtmeensüüm ning osaleb ka fenüülpropanoidi, resveratrooli, flavonoidi ja kumariini biosünteesis [71–74]. Tuvastasime neli erinevat PAL-geeniC. deserticolagenoom (S2 joonis fig), mis langes kokku selle PAL-iga, kodeeriti väikese mitmegeenilise perekonna poolt [39, 43, 45–49] ja lisaks tõestas, et see võib mängida olulist rolli metaboolses süsinikuvoos.

PhG on peamine toimeaineC. deserticola. Fenüületanooli biosünteesis osalevad geenid on selle kvaliteedi seisukohalt olulisedC. deserticola. Järeldasime kaks erinevat fenüületanooli ja 17 PhG biosünteesis osaleva ensüümi geeni biosünteesi rada.C. deserticolatüvi. Võimalikud kohvi-/feruulhappejärgsed protsessid (joonis 3) tuletati samuti esimest korda välja vaheühendite ja vastavate ensüümide katalüütiliste omaduste struktuurvalemi põhjal, milles kohv/feruulhape oksüdeeritakse esmalt fenüülpüruvaadi derivaadiks; seejärel jäeti karboksüülrühm ilma dekarboksülaaside poolt; lõpuks muudeti aldehüüdrühm dehüdrogenaasi toimel tagasi alkoholirühmaks. See on Illumina paarisotsa sekveneerimistehnoloogia esimene rakendus, et uurida kogu transkriptoomiC. deserticolaja RNA-seq lugemiste kokkupanemiseks ilma võrdlusgenoomita. See uuring pakub tulevikus kasulikke ressursse ja geenijärjestusi C. deserticola funktsionaalse genoomika ja proteoomika uurimiseks.

Cistanchetubulosal on palju mõjusid

Järeldused

Selles uuringus profileerisime transkriptoomiC. deserticolatüvi põhineb suure läbilaskevõimega sekveneerimisandmetel, tuvastas ligniini biosünteesi radades osalevad geenid ja tegi esimest korda järelduse ka PhG-de potentsiaalsest biosünteesi rajast, mis kindlasti kiirendab arusaamist ebaselgetest füsioloogilistest protsessidest ja suurest meditsiinilisest väärtusest molekulaarsel tasandil. . Siiani on see esimene katse de novo kogu transkriptsiooni kokku pannaC. deserticolavarre ja tuvastada meditsiiniliste komponentide biosünteesi rada, kasutades Illumina-põhiseid sekveneerimisandmekogumeid. Meie uuring võib soodustada looduslike ravimite väljatöötamist ja raviomadustega kultivaride valikut.

Toetav teave

S1 Joon. Korrelatsioon kahe replitseeritud RNA-seq ekspressiooniandmete vahelC. deserticolaproovid. Joonistati kahe korduse (2013-aasta proov ja 2014-aasta proov) normaliseeritud lugemiste arv ja kõrge korrelatsioon näitas meie RNA-seq andmete reprodutseeritavust.

(TIF)

S2 Joon. PAL-geenide fülogeneetilised analüüsid inC. deserticola. Fülogeneetilised kaugused teadaoleva PAL geeni ja kokkupandud potentsiaalsete PAL järjestuste vahel C. deserticola's.

(TIF)

S1 andmestik. Kõik praimerijärjestused 10 valitud geeni jaoks, mis on seotud ligniinide biosünteesi rajaga.

(XLSX)

S2 andmestik. Kõik väljendatud ärakirjad koos annotatsiooniga on kokku pandudC. deserticolatüve transkriptoom.

(XLSX)

S3 andmestik. GO kõigi väljendatud ärakirjade annotatsioon sisseC. deserticolatüve transkriptoom.

(XLSX)

S4 andmestik. Kõigi prognoositud ORF-iga ekspresseeritud transkriptide KEGG raja annotatsioon

C. deserticolatüve transkriptoom.

(XLSX)

S5 andmestik. Oluliselt muutunud KEGG rajad vahelC. deserticolaja riis (kalluse ja lehtede koed).

(XLSX)

Cistancheekstraktil on palju mõjusid

Tänuavaldused

Autorid soovivad tänada Dongmei Tiani andmete järjestuse analüüsimisel abistamise eest.

Autori kaastööd

Katsete väljamõtlemine ja kavandamine: SS YL XW. Sooritas katsed: YL XW TC MSGS. Analüüsitud andmeid: YL XW TC. Kaasatud reaktiivid/materjalid/analüüsivahendid: FY CL QT. Kirjutas referaadi: YL XW SS. Parandatud käsikiri: SH JY.

Viited

1. Li X, Zhang TC, Qiao Q, Ren ZM, Zhao JY, Yonezawa T jt. (2013) Holoparasiidi Cistanche deserticola (Orobanchaceae) täielik kloroplasti genoomi järjestus paljastab geenikadu ja horisontaalse geeniülekande selle peremeesorganismilt Haloxylon ammodendron (Chenopodiaceae). PLoS ONE 8: e58747. doi: 10.1371/journal.pone.0058747 PMID: 23554920

2. Cheng XY, Zhou HY, Cui X, Ni W ja Liu CZ (2006) Fenüületanoidglükosiidide biosünteesi parandamine Cistanche deserticola rakususpensiooni kultuurides kitosaani esilekutsuja abil. Journal of Biotechnology 121: 253–260. PMID: 16143416

3. Song J, Feng GU, Tian CY ja Zhang FS (2005) Suaeda phytophthora, Haloxylon ammodendron ja Haloxylon persicum kohanemise strateegiad soolase keskkonnaga seemnete idanemise etapis. Annals of Botany 96: 399–405. PMID: 16002418

4. Tu PF, He YP ja Lou ZC (1994) Herbalogical Studies onRou Cong Rong(Herba Cistanchis). Hiina akadeemiline ajakiri 19: 1–5.

5. Tu PF, He YP ja Lou ZC (1994) Survey and Protection of Medicinal Resources of Desertliving Cistanche (Cistanche deserticola). China Academic Journal 25: 205–208.