家种羌活主要化合物生物合成途径的转录组学研究

羌活是我国传统常用大宗药材，以根茎及根入药，前期研究发现其根茎中以羌活醇和异欧前胡素为代表的次生代谢产物含量显著高于根。为探究其生物合成途径及调控机制，本研究利用RNA-seq和转录组学分析手段，以根为对照，对比分析家种羌活根茎中基因的差异表达。结果表明，1 222个差异表达基因（DEGs）显著富集于苯丙烷生物合成、植物病原体相互作用、植物MAPK信号通路及植物激素信号转导途径等通路；苯丙烷生物合成通路中莽草酸O-羟基肉桂酰转移酶（HCT）、肉桂醇脱氢酶（CAD）和过氧化物还原酶6(PRDX6)等关键酶编码基因转录本在根茎中显著上调表达；AP2/ERF、WRKY、C2C2及NAC等转录因子家族的多个转录因子在根茎及根中显著差异表达，这些因子可能是影响羌活次生代谢产物生物合成的关键转录因子；基因的差异表达与羌活根茎及根中羌活醇和异欧前胡素含量差异相符。本研究结果可为进一步研究羌活药用部位有效成分积累机理及定向育种提供理论基础。