【摘 要】
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三叶木通(Akebia trifoliata(Thunb.)Koidz.)是木通科(Lardizabalaceae)木通属(Akebia)攀援式常年生落叶藤本植物,在我国作为药用和野果食用已有千年之久。三叶木通叶绿体基因组、三叶木通全长转录组及三叶木通果实(八月瓜)的代谢组学相对匮乏,严重阻碍了三叶木通在食品和分子生物学领域研究的开展。随着种植面积的扩大,微生物导致的果实染病现象日益凸显,对这一新
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三叶木通(Akebia trifoliata(Thunb.)Koidz.)是木通科(Lardizabalaceae)木通属(Akebia)攀援式常年生落叶藤本植物,在我国作为药用和野果食用已有千年之久。三叶木通叶绿体基因组、三叶木通全长转录组及三叶木通果实(八月瓜)的代谢组学相对匮乏,严重阻碍了三叶木通在食品和分子生物学领域研究的开展。随着种植面积的扩大,微生物导致的果实染病现象日益凸显,对这一新型经济型作物的影响日趋严重。因此,对三叶木通相关组学及其病原菌的研究是非常有意义的。首次对三叶木通叶绿体基因组进行测序和组装,并给予进化关系分析。得到其大小为157,952 bp,编码131个基因,包含86,596 bp的大单拷贝区,19,058 bp的小单拷贝区,及反向重复序26,149 bp,GC含量38.70%。进化亲缘结果显示,三叶木通与五叶木通亲缘关系较近,这与寡属木通属各种的分类学地位保持一致。同时以三叶木通根、茎、叶、花和不同发育时期的果实为样本,对三叶木通全长转录本进行测序和注释分析。获得1,414,525条转录本,总文库大小为338.43GB。GC含量为40.42%。有285,947条转录本可在常用功能数据库中被注释,占比20.22%。通过对转录本具有编码转录因子能力的预测及家族分类,为后续进一步研究果实发育调控基因及果实营养代谢物的积累等奠定基础。三叶木通果实八月瓜营养代谢物的研究,以八月瓜皮、肉和子为样本进行非靶向代谢组学分析。共得到正负离子物质10,772和7,149个。通过分析不同组织之间的差异代谢物,更进一步明确了不同组织之间的代谢差异及功能性化合物。通过代谢物定量分析,前100名代谢物中,果肉和子中富含苯丙氨酸、异亮氨酸(排名前10)等人体必需氨基酸;果肉中糖醛酸含量相对较高,这也是果肉甜度的贡献成分之一;人体必需不饱和脂肪酸油酸、单亚麻酸、棕榈酸、柠檬酸和甘油等在子中含量丰富。此外,胆碱、熊果酸、绿原酸、大豆皂苷和灵芝酸等功能性代谢物含量较高。同时,本文重点对八月瓜病原菌的分离鉴定等进行深入研究。对引起果实皱缩黑死的病果进行病原菌的分离和鉴定,共获得Pestalotiopsis oryzae、Colletotrichum nymphaeae、Nigrospora sphaerica和Cladosporium asperulatum四种真菌。将分离所得真菌N.sphaerica回接健康三叶木通果实可引起其皱缩干瘪变黑,且从中分离所得真菌经形态学和分子生物学鉴定为N.sphaerica真菌。同时对病原菌的生物学防治进行了初探,枯草芽孢杆菌具有较强的抑菌作用。N.sphaerica引起的果实皱缩黑死为首次报道。因此,对N.sphaerica基因组进行测序、组装和注释。N.sphaerica基因组大小为51.75Mb,与基因组调查结果(50.55Mb)接近,杂合率约为0.22%,重复序列约占15.96%。功能注释结果显示,有功能注释的基因为10,106,占比87.74%。结合N.sphaerica基因组,通过转录组分析N.sphaerica与八月瓜的互作。累计检测基因11,253个,202个新基因被预测到。互作转录组比对N.sphaerica基因组及其比对基因集的平均比对率为24.43%和22.19%。0小时与12小时样本比较,获得718个差异基因,为参与真菌致病及果实防御反应相关基因。通过对三叶木通病原菌的分离、鉴定,为三叶木通真菌引起疾病的防治提供借鉴。而菌基因组和互作转录组所得大量基因结构和功能注释数据将为进一步研究致病和抗病相关关键基因及疾病防治等工作奠定一定的基础。
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