Abstract
- 低溫脅迫增加了多酚類物質(zhì)的含量，特別是木質(zhì)素，可以保護(hù)煙草抵抗低溫脅迫；
- 為了闡明關(guān)鍵代謝物，特別是木質(zhì)素的分子生物合成機(jī)制，對(duì)常溫和冷凍處理下煙草葉片進(jìn)行了rna測(cè)序和UHPLC-QTOF M檢測(cè)；
- 轉(zhuǎn)錄組產(chǎn)生40 million原始數(shù)據(jù)；
- 在9個(gè)樣本中，代謝組學(xué)分析共鑒定出97種編碼酶，它們?cè)谂c多酚生物合成相關(guān)的關(guān)鍵步驟中發(fā)揮作用，其中42種代謝產(chǎn)物也位于其中；
- 代謝和轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)的綜合分析表明，大多數(shù)與木質(zhì)素生物合成有關(guān)的中間代謝物和酶是在葉片在低溫脅迫下合成的，這表明，木質(zhì)素生物合成在響應(yīng)煙草葉片冷脅迫中起了重要作用；
- 查爾酮合酶基因的冷不敏感性可能是前體物質(zhì)在低溫脅迫下合成類黃酮物質(zhì)的重要限速因子；
- 低溫脅迫下苯丙氨酸解氨酶（pal）、羥基肉桂酰轉(zhuǎn)移酶（hct）和肉桂醇脫氫酶（cad）的表達(dá)上調(diào)是提高木質(zhì)素合成的關(guān)鍵；
Introduction
- 植物響應(yīng)低溫脅迫的機(jī)制
- 香料和香味成分通過(guò)苯丙酸途徑（phenylpropanoid pathways）生物合成
- 植物多酚是通過(guò)苯丙酸途徑產(chǎn)生的一大類次生代謝產(chǎn)物，具有重要的功能
- **莽草酸途徑（shikimate pathway）合成苯丙氨酸（phenylalanine），苯丙氨酸是苯丙酸途徑的重要起始物質(zhì)；
- 苯丙氨酸被轉(zhuǎn)化成一系列分子，包括木質(zhì)素、酚酸（如苯甲酸和羥基肉桂酸）和類黃酮（如黃酮醇和硫氰酸）**
- 木質(zhì)素的合成和功能
風(fēng)味物質(zhì)
調(diào)控風(fēng)味的基因
影響風(fēng)味的其他因素
Material and methods
- 7葉階段的幼苗作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，取上部第二片葉子，三個(gè)樣品混為一個(gè)樣；
- RNA提取，cDNA翻轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)錄組測(cè)序；
- 比對(duì)參考基因組和注釋的基因
- 基因表達(dá)水平的量化及差異表達(dá)分析，F(xiàn)PKM>1的檢測(cè)基因轉(zhuǎn)錄活性，DESeq包，p-value<0.01，log2>3或<-3;
- 差異表達(dá)基因的KEGG富集分析；KOBAS
- RT-PCR驗(yàn)證RNA-seq結(jié)果；actin
- 代謝組樣品準(zhǔn)備和提?。豪鋬龈稍?；
- 總多酚含量的測(cè)定
- 木質(zhì)素、類黃酮物質(zhì)、總酚含量的測(cè)定采用試劑盒；紫外分光光度計(jì)測(cè)定綠原酸的含量（對(duì)照為50%甲醇，波長(zhǎng)327mm）；
Result
低溫處理和正常處理下煙葉轉(zhuǎn)錄組文庫(kù)的構(gòu)建及功能分析：81.32% uniquely mapped
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正常和低溫處理下煙葉基因表達(dá)譜的比較分析
|log2 fold change|>1、P-value<0.01 鑒定為DEGs
The relationships between different DEG groups were displayed as Venn diagrams
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Hierarchical clustering analysis of DEGs among different treatments showed that the expression patterns of the chilling treatment were highly distinct from those of thenormal treatment
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- 正常和低溫處理下煙葉的代謝組學(xué)分析
- 基因差異表達(dá)與代謝產(chǎn)物積累
- 正常和低溫處理下煙葉中的多酚
Conclusion
- polyphenols are the most common metabolites produced by phenylalanine metabolism, and lignin synthesis plays an important role in the response of tobacco leaves to cold temperature.
- The coldinsensitivity of CHS genes might be considered an important rate-limiting factor in the process of precursor substance flow to lignin synthesis rather than flavonoid biosynthesis under chilling stress.
- Furthermore, the upregulated expression of PAL (Gene 15825), HCT (Gene 34 078 and Gene 76 735) and CAD (Gene 66 975) under chilling stress is the key to increasing lignin synthesis.
Reference
Integrated analysis of transcriptomic and metabolomic data reveals critical metabolic pathways involved in polyphenol biosynthesis in Nicotiana tabacum under chilling stress. 2018 Functional Plant Biology
