IF=4.8 | 不同菊花品种萜类合成相关基因的转录组代谢组联合分析
“ 2025年2月 BMC Plant Biology杂志发表了一篇题为“Integrative transcriptome and metabolome analysis reveals candidate genes related to terpene synthesis in Chrysanthemum × morifolium”的转录组代谢组联合分析文章。”
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研究背景
菊花（Chrysanthemum × morifolium）是世界上四大鲜切花之一，因其观赏、食用和药用价值而备受重视。萜类化合物是菊花香气的主要成分；它们不仅用于驱赶昆虫食草动物和促进授粉，还对植物的价值有重要影响。然而，菊花的萜类化合物产生机制及其调控方式仍不明确。
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分析结果
01. 实验设计
研究使用十种不同的菊花品种作为实验材料，在相同的温室条件和自然光下培养，直至达到半开花期，种植后约 60 天进行采样做转录组代谢组分析。从每个品种（除‘Carice’的舌状花外）的舌状花和管状花（“G”表示舌状花，“S”表示管状花）中采集 0.2 克的组织样品，每个品种设置 3 个独立重复，总共获得 57 个样品。
02. 转录组分析
对不同菊花品种的管状花和舌状花进行转录组分析，获取基因表达数据并进行了主成分分析，结果显示在大多数品种中，心花和舌花的表达模式可以明显区分，但对于 F，心花和舌花样本呈现出更独立和不同的表达模式。
03.代谢组分析
对10个菊花品种的舌状花和管状花进行了代谢物分析，共鉴定出177种化合物，其中包括106种萜类化合物。研究发现，单萜衍生物和倍半萜类是菊花中最常见的萜类化合物，且萜类化合物在菊花的管状花中的含量显著高于舌状花。
04.转录组代谢组联合分析
通过联合分析，研究人员鉴定出多个与萜类合成相关的基因模块，并发现这些基因模块与特定萜类化合物的合成密切相关。例如，TPS03和TPS14基因在管状花中高表达，且与倍半萜类化合物的合成密切相关；而TPS21和KS1基因在舌状花中高表达，与单萜衍生物的合成相关。
05.转录因子分析
研究人员鉴定出多个转录因子（如TCP8、ATHB8等），基于转录因子基因所属的五个模块分别做KEGG 功能注释。这些转录因子可能通过调控萜类合成相关基因的表达来影响菊花的香气品质。
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总结
通过整合转录组和代谢组分析，该研究鉴定了 27 个与萜类化合物生物合成相关的核心基因。此外，还发现了 6 个编码萜类生物合成酶的基因，它们通过调节初级和次级代谢物、提高抗虫性以及吸引昆虫传粉者来影响植物生长发育。此外，还鉴定了 39 个参与萜类代谢调控的转录因子基因。这些候选基因值得通过过表达和基因敲除实验进行进一步的功能验证，以阐明其具体作用，这为分子生物学研究提供了有价值的候选基因和全面的数据资源，支持对菊花中萜类生物合成的进一步探索。
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- 分类：文献解读
