2.6 Analiza DEG -a povezanih s polisaharidnim metabolizmom i akumulacijom

Pustinaprvenstveno sadržiglukoza, galaktoza, fruktoza, ramnoza, arabinoza i manozakao njegovi glavni monosaharidi. Ovi monosaharidi podvrgavaju kataliziglikoziltransferazei drugi enzimi koji sintetizirajuCiganchePolisaharidi.

 

Pustina

 

Ova studija analiziralaputevi metabolizma polisaharidaIDEG -ovi obogaćeni tim stazamauPustinaiz različitih biljaka domaćina. Analizom sljedećegStaze na keggu, identificirani su ključni enzimi i geni koji su uključeni u biosintezu polisaharida:

Metabolizam galaktoze (KO00052)

Metabolizam manoze i fruktoze (KO00051)

Amino šećer i nukleotidni metabolizam šećera (KO00520)

Metabolizam škroba i saharoze (KO00500)

Ukupno13 enzima povezanih s biosintezom polisaharidai identificirano je nekoliko ključnih gena enzima, uključujući:

-Amilaze (BAM)

Glukoza -1- fosfat adenliltransferaza (GLGC)

Heksokinaza (HK)

-Froctofuranosidaza (SACA)

Suharoza-fosfatna hidrolaza (SPP)

Glukoza -6- fosfatna izomeraza (GPI)

UDP-glukoza dehidrogenaza (UGDH)

Mannose -1- fosfat guanyltransferaze (GMPP)

Galactinol sintaza (GOLS)

-Galaktosidaza (LACZ)

Mannose -6- fosfatna izomeraza (MPI)

UDP-glukuronat dekarboksilaza (UXS)

Fosfofruktokinaza (PFP) ovisna o pirofosfatima (PFP)

Ovi enzimi igraju značajne uloge ubiosintezaCiganchepolisaharidi.

A hijerarhijsko klasteriranje toplotne mapegenerirana je korištenjem podataka o ekspresiji deg koji je obradioDeseq2. Rezultati su pokazali aZnačajna razlikau ekspresiji gena izmeđuHaloksilon-Ciganchei atripleks-Ciganche. Posebno:

Haloksilon-Cigancheizloženznačajno veća ekspresijaodSACA, HK i LACZ.

Atripleks-Cigancheizloženznačajno veća ekspresijaodUGDH, GMPP i GOLS.

Pustina

 

2.7 QRT-PCR validacija

ProvjeritiPouzdanost podataka o sekvenciranju transkripta, QRT-PCRizvedeno je pomoćuActb(-actin) kao adomaćin gena. ŠestKljučni enzimski geniuključen uCigancheBiosinteza polisaharida nasumično je odabrana za validaciju.

Rezultati QRT-PCR izraženi su kaolog₂ (fc)i pokazao daUzorci ekspresije DEG-a u različitim domaćinimaCiganchebili su u skladu s rezultatima sekvenciranja transkripta:

GMPP, PFP i UGDH su regulirani.

Lacz je bio reguliran.

Ovi nalazi potvrđujuVisoka pouzdanost podataka o transkriptu, podupirući točnost analize diferencijalne ekspresije gena uPustina.

3 Rasprava i zaključak

Pustinaje višegodišnja ljekovita biljkaOrobanchaceaeobitelj. Zbog svogJedinstveno okruženje rastaiVisoka ljekovita vrijednost, poznat je kao"Ginseng od pustinje."Njegovbioaktivni spojeviuglavnom uključujufeniletanoidni glikozidi, flavonoidi, polisaharidi i betain[9]. Trenutno se istraživanje ove ljekovite biljke uglavnom usredotočilo naaktivni sastojci i farmakološki učinci, dok su studije nagenetska razinaostaju ograničeni. Konkretno, postojeNekoliko izvještajanaGenetska analiza metaboličkih razlikaupolisaharidi, flavonoidi i feniletanoidni glikozidi.

ANapomena NR baze podatakaod unigenes -a su ukazivali na toPustinakojiNedostaje referentni genom, najuže je povezan sPaulovina(Scrophulariaceae), biljka s sekvencioniranim genomu [10]. Analiza diferencijalne ekspresije identificiranih označenih unigena14.089 značajno različito eksprimirani geni (DEG). Ovo sugerira datranskripti zaPustinaparazitirajućiHaloksilon streljivaiAtriplex canescenspokazuju značajne razlike, vjerojatno zbogVarijacije metabolizma biljke domaćinaiRhizosfere mikrobne zajednice [11].

UKEGG baza podataka, 3.998 unigenabili preslikani u117 Metabolički putevi, među kojima1.386 degobogaćeni su putevima povezanim sBiosinteza polisaharida, masnih kiselina, aminokiselina i flavonoida. Ti su geni uključeni u različitemetabolički proizvodi odPustinai reguliratiAkumulacija polisaharida i flavonoida. Razlike uObrasci obogaćivanja stupnjeva i razine ekspresije u različitim biljkama domaćinadovesti doVarijacije u biološkim funkcijama i aktivnom metabolizmu spoja [12].

Ova studija identificirana20 deg -a koji kodiraju 13 ključnih enzimauključen ubiosinteza polisaharidauPustinatranskript. Ovi enzimi i DEG -oviRegulirati ključne procese u biosintezi saharoze, glukoze, fruktoze i polisaharida dobivenih od galaktoze. Umetabolički putevi povezani s polisaharidom, uključujućimetabolizam galaktozeimetabolizam škroba-sukroze, ključni enzimi poputLacz, SACA, BAM, HK, SPP i UGDHidentificirani su.

UHaloksilon-PaparatizacijePustina,Razina ekspresije SACA, HK i LACZbili su značajnovišinego uAtripleks-PaparatizacijePustina.

Suprotno tome,Razina ekspresije UGDH, GMPP i GOLSbili su značajnovišiuAtripleks-PaparatizacijePustina.

Transkriptomske studije pružaju dublji uvid u rast, razvoj biljaka i biosintezu i akumulaciju sekundarnog metabolita[13]. Prethodne studije koristile su transkriptaciju za analizuputevi biosinteze polisaharidauCodonopsis Pilosula, Poria Cocos, Lycium Barbarum, Dioscorea Opsita, Polygonatum Sibiricum, Polygonatum Cyrtonema i Dendrobium officinale[14]. Uz to su se transkriptomske tehnike opsežno primijenile za proučavanjeMetabolizam ugljikohidrata u krumpiru, dinjama i mazama [15-16].

Na primjer:

Ji i sur.[17] analizirao je povezanost izmeđuakumulacija polisaharida i transkriptomske karakteristikeu različitimtkivaPilosula kodonopsisa. Otkrili su tosucrose -1- fructosiltransferaze (1- sst) i fructan -1- exohidrolaza (1- feh), ključni enzimi koji su uključeni ufructan biosinteza, bili suvisoko izraženo u korijenima, sugerirajući da su ti enzimiPrimarni regulatoriodvisoki sadržaj polisaharida uPilosula kodonopsisakorijenje, kao što je potvrdila HPLC analiza.

Tao i sur.[18]transkript sekvenciranjeda se identificiraKljučni enzimski geniutjecajsadržaj polisaharidaU tri različitaVrsta poligonatuma (P. kingianum, P. sibiricum, iP. Ćirtonema). Otkrili su to-froctofuranosidaza (saca) ekspresijabio jepozitivno koreliranssadržaj polisaharidai tosacadionicestrukturne i funkcionalne sličnostisfruktoziltransferaze, čineći ga aKljučni faktor koji utječe na varijaciju polisaharida među vrstama poligonatuma.

Liu i sur.[19] kombiniranoTranskriptomija i metabolomikaistražiti zaštotetraploidDendrobium službenikima veći sadržaj polisaharida od diploidaDendrobium službenik. Njihova je studija to otkrilaCESA/CSL, Sweet i BGLLE genske obiteljibili suznačajno reguliranoutetraploidne biljke, što ukazuje na toVisoka ekspresija ovih DEG -a pokreće povećanu akumulaciju polisaharida.

Ma i sur.[20] analiziraoRegulatorni mehanizmi biosinteze polisaharida stanične stijenkeuLicium barbarumizQinghai, Gansu i Ningxia. U usporedbi s Qinghaijem i Gansuom,Ningxia uzgojenaL. Barbarumimaoznačajno veći sadržaj galaktoze u staničnoj stijenci, vjerojatno zbogVeća ekspresija gena pektat lize i pektinesteraze.

Lu i sur.[21]transkript sekvenciranjena triVrsta poligonatuma (P. Ćirtonema, P. sibiricum, iP. kingianum), analizirajućiKljučni enzimski geni u putovima biosinteze polisaharida. Identificirali su135 deg -a koji kodiraju 18 ključnih enzima, sa13 gena (uključujući GMPP, MPI, SACA i Fructokinase SCRK) koji pokazuju najviše razine ekspresije uPoligonatum cyrtonema.

Ova studija proširuje razumijevanjeMetabolizam polisaharida u parazitskim ljekovitim biljkamapotemelje se na prethodnim istraživanjima različitih ljekovitih biljnih vrsta i njihovih metaboličkih putova. Pruža avrijedna referencaza daljnje istrage uRegulatorni mehanizmi metabolizma polisaharida u ljekovitim biljkama ovisnim o domaćinu [22].

Trenutno,istraživanje sekvenciranja visoke propusnosti naPustinatranskript ostaje u svojoj ranoj fazi. Ova studija je provela aSveobuhvatna analiza ekspresije genaodPustinaparazit na dvije različite biljke domaćina iIdentificirani ključni enzimski geni koji su uključeni u metabolizam polisaharida. Ovi nalazi imajuVažne implikacijezaOdabir i procjena novih biljaka domaćina zaPustinaipružiti teorijski temelj za proučavanje molekularne regulacije biosinteze polisaharida i genetskog poboljšanjaPustina.