[發明專利]一種基于轉錄組和代謝組篩選大蒜果聚糖逆境響應關鍵酶基因和代謝物的方法

在審

• 申請號: 202010021897.1
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN113113084A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 田潔;邊海燕;鐘啟文;楊世鵬;王麗慧
• 申請（專利權）人: 青海大學
• 主分類號: G16B25/10
• 分類號: G16B25/10;G16B20/20;G16B20/30;G16B45/00;C40B50/06
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 杜靜

本發明公開一種基于轉錄組和代謝組篩選大蒜果聚糖逆境響應關鍵酶基因和代謝物的方法，本發明通過轉錄組和代謝組聯合分析的方法，將轉錄組測得的果聚糖相關的差異表達基因與代謝組測得的果聚糖相關代謝變化明顯的物質進行聯合分析，可以構建基因?代謝物網絡互作圖，更好地解析基因和代謝物的關系。

技術領域

本發明涉及多組學聯合分析技術領域，具體涉及基于轉錄組和代謝組進行大蒜果聚糖逆境響應關鍵酶基因和代謝物的篩選方法。

背景技術

果聚糖(Fructan)是一種水溶性地寡聚或多聚糖類，由多個果糖殘基以糖苷鍵的形式和單個蔗糖末端相連聚合形成的非細胞組成的碳水化合物。果聚糖作為一種重要的滲透調節物質，其代謝與植物抗逆密切相關。研究發現，植物體內果聚糖的合成和分解代謝是植物適應不利環境因素的一種重要保護機制，其積累能夠增強植物在多種環境脅迫下的抗逆性(許歡歡等，2014)。果聚糖提高植物抗逆性主要有三方面原因(孫永梅等，2015)： (1)通過果聚糖的累積調節滲透勢，增強細胞保水力，如在低溫條件下，果聚糖則通過解聚作用釋放出可溶性地果糖，然后通過調節細胞的滲透壓，從而使植株耐寒的能力得以提高；(2)果聚糖可通過降低脂質凝膠相與液晶相轉化的相變溫度，穩定磷脂雙分子層，對膜起保護作用，如Van den Ende(2001)等試驗證明低溫增加果聚糖聚合度能夠減少細胞膜滲漏；(3)通過果聚糖代謝，產生其他保護性物質和能源，如低溫促進果聚糖積累的同時，伴有一定程度呼吸消耗。

植物對逆境脅迫的響應是一個復雜的生命過程，在整個調控網絡中會產生大量的代謝中間產物和代謝終產物，包括代謝調節物質和信號轉導因子等。近年來，研究植物逆境下代謝動態調控已成為分子生物學研究熱點。借助現代檢測技術可以對脅迫條件下植物體內各代謝產物進行定性、定量分析，從而發現植物逆境下代謝調控規律及網絡。然而，轉錄組測序雖然能夠得到大量差異表達基因和調控代謝通路，但由于基因與表型難以直接關聯，導致差異基因太多，難以確定關鍵信號通路，往往達不到預期研究目的。代謝組是基因組與表型之間的橋梁，對代謝組的解析能更有效地揭示生物學及其生化、分子機理。將轉錄組與代謝組聯合分析，能夠更好地找到關鍵調控代謝通路、找出關鍵調控基因、解釋生物體生長發育、環境響應、生理狀態、病理應答的分子機制。

現有技術中，尚未出現大蒜果聚糖逆境響應相關基因和代謝物的篩選技術，且有關大蒜果聚糖代謝關鍵基因和代謝物種類鮮有報道，故其在大蒜中的代謝機理尚不明確。故需求可靠的分析方法揭示果聚糖在大蒜中的代謝機理，對拓展和深化植物果聚糖的研究具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于轉錄組和代謝組篩選大蒜果聚糖逆境響應關鍵酶基因和代謝物的方法。本發明通過轉錄組和代謝組聯合分析的方法，將轉錄組測得的果聚糖相關的差異表達基因與代謝組測得的果聚糖相關代謝變化明顯的物質進行聯合分析，可以構建基因-代謝物網絡互作圖，更好地解析基因和代謝物的關系。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種基于轉錄組和代謝組篩選大蒜果聚糖逆境響應關鍵酶基因和代謝物的方法，通過轉錄組篩選出大蒜果聚糖響應逆境后差異表達的關鍵基因，通過代謝組篩選大蒜果聚糖逆境響應相關代謝物，最后構建基因--代謝物相關性網絡圖，篩選出大蒜果聚糖逆境響應關鍵酶基因和代謝物。

在一種具體的實施方式中，本發明所述的方法步驟如下：

(1)轉錄組測序獲得果聚糖逆境響應關鍵酶基因

采用TRNzol法，分別提取逆境響應前后的大蒜樣品的總RNA，純化后作為試驗模板進行轉錄組文庫的構建，將構建的文庫進行Illumina HiSeq測序，轉錄組數據采用兩倍的差異值作為表達差異顯著性，即p-value(|log2Fold Change|＝1，且FDR0.05，進行篩選逆境響應前后的的差異unigene，基于KEGG數據庫(http://www.genome.jp/KEGG/) 篩選得到大蒜逆境響應涉及的差異表達基因及通路；