摘要
白及药材为兰科植物白及Bletillastriata(Thumb.)Reichb.f.的干燥块茎，有着很好的抗菌、抗肿瘤、抗氧化、抗衰老等功效，在临床、保健、美容、观赏、新材料等方面有着广泛的应用，随着白及市场价值的提升，野生资源也在随之逐渐减少，本研究通过白及的生态适宜性分析、性状选择、群体试验、区域试验等方法，系统选育出白及新品种“华中白及1号”，利用转录组学和代谢组学，联合解析“华中白及1号”与对照品种的优劣势差异机制，对关键代谢通路进行解析后获得关键调控网络与关键基因，为中药材白及的品质提升奠定分子基础。本研究主要内容如下： 1.通过白及生态适宜性分析，获得了白及适宜产地的气候因子与土壤类型，在适宜区开展区域试验，培育出特异性明显、一致性好、性状稳定的白及新品种“华中白及1号”。与对照品种相比，“华中白及1号”主要优势包括：①产量显著提升，品质更佳；②植株整齐度更好，生长发育更加稳定。 2.对“华中白及1号”和对照品种进行转录组学测序分析，共获得85613条unigenes，其中12652条基因差异表达，7767条下调表达，4885条上调表达。对差异表达基因进行GO和KEGG数据库注释与富集分析，发现基因功能差异体现在4981个方面，又分属于42条GO-term，共有3506条差异表达基因获得KEGG注释信息，并在138条KEGGpathway中起调控作用，共有616条差异表达基因获得转录因子信息，分析了MYB、WRKY、Aux/IAA转录因子家族与白及的抗性及发育相关，筛选出与生理表型差异显著相关的通路为氨基酸类、糖类物质代谢通路，荧光定量PCR验证发现验证基因表达与转录组数据具有强相关。 3.对“华中白及1号”和对照品种进行代谢组学分析，共获得1340种代谢物，分为12类，有340种代谢物显著差异表达，其中92个下调表达，248个上调表达。将差异代谢物进行KEGG富集分析，77个差异表达代谢物参与了66条代谢通路调控，分析了糖类、氨基酸类物质与白及生长发育和抗性差异的关系，筛选出4个与抗性相关、4个与生长发育相关的差异表达代谢物。 4.通过转录组学和代谢组学联合分析，将差异基因和差异代谢物共同映射到65条KEGGpathway中，筛选了糖类和氨基酸类关键物质合成相关的各3条关键代谢通路进行解析，对重要调控网络进行再解析，预测得到了10个与抗性退化、3个与生长发育的调控候选基因。两个白及品种的基因表达和代谢产物水平与生理指标的研究结果高度匹配。
NETL