摘要
黄芪是我国传统的的滋补中药材，具有强壮身体、增强心肌收缩、提高免疫能力、消除水肿、降低血压、延缓衰老等功效。现代医学研究表明，黄芪化学成分众多，主要含有皂苷类、黄酮类、多糖类、氨基酸类等药效成分，而皂苷是黄芪中的重要成分之一,其中黄芪甲苷的含量是黄芪品质的鉴定指标。本论文以山西省浑源县分布的蒙古黄芪（Astragalus membranaceus Bunge var.mongholicus（Bunge）Hsiao.）为材料，采集营养生长期、花期、结果期、果熟期、落叶期五个时期的根测定生物量、总皂苷含量，同时对不同时期的转录组进行测定分析，通过筛选皂苷合成相关差异基因，鉴定三萜皂苷生物合成中氧化鲨烯环化酶（OSC）及其转录因子R2R3-MYB的家族基因，并采用基因共表达网络分析（WGCNA）方法，鉴定出参与三萜皂苷合成的候选基因。主要结果如下: 1.随着黄芪的生长，根长、根径、根重等生物量在不断增加，而黄芪总皂苷含量在营养生长期含量最高9.44mg/g,进入繁殖期后，含量降低;但从经济产量来看，落叶期皂苷的含量（153.89mg/株）显著高于其他各个时期，印证了落叶后是黄芪采挖的最适时期。 2.对五个生长期相邻两个时期的基因进行差异表达及KEGG富集分析，筛选出3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A合酶（HMGS）、β-香树脂醇合酶（β-AS）等皂苷合成关键酶基因，其中β-AS基因表达量与根中5个生长时期的皂苷含量变化趋势一致;β-AS基因也是OSC家族的成员之一，OSC酶是多种植物三萜皂苷多样性形成的分支点，因此认为OSC也是黄芪皂苷合成途径中的关键酶。 3.基于黄芪基因组数据及转录组数据，共鉴定了4个OSC家族基因Amβ-AS1、Amβ-AS2、AmCAS1、AmLUS1,前两者分布在5号染色体，后两者在7号染色体，它们在细胞中分别定位于细胞核、叶绿体、细胞质基质、细胞质骨架中。系统进化发育分析表明，4个OSC家族成员可分为两个亚族。通过启动子顺式作用元件分析，推测它们可能参与黄芪非生物胁迫响应，且都存在着MYB转录因子的识别顺式作用元件（MBS）。 4.黄芪OSC基因家族启动子区都含有MBS,因而进一步分析探讨黄芪R2R3-MYB基因家族成员及其功能。采用BLAST及结构域验证相结合的方法获得141个R2R3-MYB基因家族成员，将其命名AmMYB1～141。对R2R3-MYB转录因子进行系统进化分析，分为38个亚群。通过互作分析，筛选出与黄芪OSC显著相关(p＜0.01)的6个R2R3-MYB基因AmMYB2、AmMYB15、AmMYB47、AmMYB66、AmMYB125、AmMYB136。 5.通过对5个时期根转录组的差异表达基因进行共表达网络分析(WGCNA),鉴定出参与皂苷合成相关基因的共表达模块，挖掘出16个R2R3-MYB基因，同时推测TRINITY_DN91163_c1_g1、TRINITY_DN92015_c4_g1、TRINITY_DN87633_c3_g3 等 29个基因可能参与了调控黄芪三萜皂苷的合成，为进一步验证其功能提供了参考价值。
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