当归早期抽薹新见解，你细品~

作者：杨超月

2021年6月，甘肃农业大学在线发表了题为“Full‑length transcriptome analysis provides new insights into the early bolting occurrence in medicinal Angelica sinensis”的文章，作者使用三代测序和二代测序技术对当归的早期抽薹和非抽薹（正常）植物的茎尖进行了转录组分析，为当归早期抽薹的转录组调控机制提供了新的见解。安诺优达为本次研究提供了全长转录组和二代转录组的建库测序以及分析服务。

文章名称：Full‑length transcriptome analysis provides new insights into the early bolting occurrence in medicinal Angelica sinensis

发表时间：2021年6月21日

发表杂志：Scientific Reports

研究物种：当归（Angelica sinensis）

影响因子：4.380

样本选择

早期抽薹和非抽薹（正常）当归的茎尖

测序策略

三代RNA测序：PacBio Sequel II测序平台，构建Iso-seq文库；

二代RNA测序：Illumina HiSeq X-ten测序平台，构建RNA文库，PE150。

研究背景

当归根部是中药的组成部分，广泛用于改善血液循环和活血化瘀。现代药理研究表明，当归可以抗肿瘤和抗心律失常活性，增强免疫系统，并通过抗氧化活性清除自由基。当归栽培产业的持续发展受到早期抽薹的阻碍，这种现象是植物过早地从营养生长阶段过渡到生殖生长阶段，最终导致早期开花和结实。由于营养物质被转移到花枝上，开花严重影响了药用化合物在当归根中的积累。根中次生代谢物的积累减少，导致根的药用和营养价值下降。因此，限制早期抽薹的流行对于提高优质当归根的产量至关重要。

之前的研究对当归早期抽薹的研究主要集中在生理和生态方面，很少有报道提供关于当归早期抽薹的分子机制的证据，并且相关基因在很大程度上是未知的。本文使用三代测序和二代测序技术对当归的早期抽薹和非抽薹（正常）植物的茎尖进行了转录组分析，为当归早期抽薹的转录组调控机制提供了新的见解，可进一步应用于提高重要药用植物的产量。

研究结果

1. 全长转录组测序

Iso-seq测序共产生 526,679个序列，其中413,886 条是全长非嵌合序列（FLNC），平均序列长度为2,024 bp。使用Illumina测序数据对三代序列进行校正，总共产生了43,438个高质量的转录本，长度为89-11,414 bp，平均转录本长度为1,996 bp（如图1）。

图1 SMRT测序产生的当归全长转录本的长度分布图

2. 基因的功能注释和分类

对43,438个高质量的转录本进行基因功能注释（NR，NT，BLASTX，BLASTP，Pfam，eggNOG，KO），成功注释了98.87%的转录本。其中12,537个转录本同时被NR、NT、BLASTX和BLASTP数据库注释。使用Plant TFDB鉴定转录因子（TFs），共鉴定得到60个基因家族（图2）。代表性最高的前5个家族是bHLH、MYB-related、NAM、ATAF 和 CUC（NAC），这些基因家族的鉴定将有助于更好地理解当归抽薹过程中的基因表达的调控。

图2 预测得到的基因家族数量分布

3. 差异表达基因分析

为评估响应早期抽薹的基因表达水平差异，比较了抽薹组和非抽薹组的基因表达水平，共鉴定了475个差异表达基因（DEGs），其中208个基因被上调表达，267个基因下调表达。对差异基因进行GO富集分析，共富集到42 个GO term中（图3），其中生物过程18个，细胞组分14个，分子功能10个。生物过程富集最多的term为代谢过程，细胞过程和生物调节；分子功能富集最多的term为结合和催化活性；细胞组分富集最多的term为细胞组成，细胞器和膜组成。总之，这些结果提供了对参与当归早期抽薹过程调控元件的洞察，并将有助于这些基因的解析。

图3 差异基因GO富集结果

4. 与早期抽薹相关的DEGs分析