在探索紫大麦（Hordeum vulgare）中槲皮素含量的机制后，再次对三种类型的大麦进行了转录组分析及组织特异性基因表达分析

《BMC Plant Biology》：De novo transcriptome and tissue-specific gene expression analysis in three types of barley following exploring the mechanism of quercetin content in purple barley (Hordeum vulgare)

本研究通过转录组比较分析黄、黑、紫三种大麦籽粒灌浆期的转录本，揭示了紫麦中芦丁合成的分子机制，发现其苯丙素和黄酮类生物合成通路关键基因表达上调，为提升紫麦芦丁含量提供理论依据。

摘要

背景

大麦（Hordeum vulgare L.）是一种主要的谷物作物，也是生物活性化合物（包括黄酮类化合物）的重要来源。其中，槲皮素是一种具有抗氧化、抗炎和抗癌作用的生物活性黄酮醇。大麦中槲皮素的积累类型具有依赖性，仅在紫大麦中被检测到，而在黄大麦和黑大麦中未发现。然而，紫大麦中槲皮素生物合成和积累的分子机制尚不清楚。

结果

在本研究中，我们对黄大麦、黑大麦和紫大麦在灌浆阶段的籽粒进行了比较转录组分析，以阐明槲皮素生物合成的转录调控机制。通过RNA测序和从头组装技术，优化了6,393个基因的结构，其中4,986个基因得到了功能注释。共鉴定出12种可变剪接事件类型和561,743个潜在的单核苷酸多态性。差异表达分析显示有4,540个差异表达基因，其中紫大麦上调基因的数量最多。许多这些基因富集在生物过程、细胞成分和分子功能类别中，并形成了密集的蛋白质-蛋白质相互作用网络。KEGG通路分析显示，紫大麦中苯丙素和黄酮类化合物的生物合成通路显著富集。此外，关键槲皮素生物合成基因F3'H、F3'5'H、FLS1和FLS2在籽粒成熟期的表达显著高于灌浆期，这可能揭示了它们在籽粒成熟过程中促进槲皮素向种子中积累的调控作用。

结论

本研究首次在转录组水平上比较了三种类型大麦中与槲皮素相关的基因调控情况。研究结果揭示了紫大麦中槲皮素生物合成背后的协调转录机制，并为未来旨在提高紫大麦槲皮素含量的功能研究和育种策略提供了宝贵的遗传资源。