杜仲M(fèi)EP途徑系列基因表達(dá)差異的研究

劉慧敏，烏云塔娜，王 淋，許靖詩， 葉生晶

（1. 中南林業(yè)科技大學(xué) a. 經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.林學(xué)院,湖南 長沙 410004；2.中國林業(yè)科學(xué)研究院 經(jīng)濟(jì)林研究開發(fā)中心，河南 鄭州450003）

杜仲M(fèi)EP途徑系列基因表達(dá)差異的研究

劉慧敏1a,1b，烏云塔娜2，王 淋1a,1b，許靖詩1a,1b， 葉生晶1a,1b

（1. 中南林業(yè)科技大學(xué) a. 經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.林學(xué)院,湖南 長沙 410004；2.中國林業(yè)科學(xué)研究院 經(jīng)濟(jì)林研究開發(fā)中心，河南 鄭州450003）

以杜仲果實(shí)和葉片轉(zhuǎn)錄組為基礎(chǔ)，研究了MEP途徑系列基因的表達(dá)差異，為杜仲基因的克隆、功能鑒定及重要成分的分子積累機(jī)理研究提供重要的依據(jù)。結(jié)果表明，杜仲轉(zhuǎn)錄組中共42條Unigene 被MEP途徑注釋。DXS的DXS2和DXS3在幼果和葉片中表達(dá)量具有顯著差異，且DXS2在幼果和葉片中的表達(dá)量最高；該酶在幼果和成熟果實(shí)中有7條Unigene被注釋，其中DXS6在成熟果實(shí)中特異表達(dá)，的表達(dá)量具有顯著差異。DXR在幼果和葉片中有4條Unigene被注釋，其中DXR1、DXR2、DXR3的表達(dá)量具有顯著差異；該酶在幼果和成熟果實(shí)中有3條Unigene被注釋，其中DXR3在成熟果實(shí)中特異表達(dá)，3條Unigene的表達(dá)量均無顯著差異，DXR1在幼果和成熟果實(shí)中表達(dá)量均最高。MCT在幼果和葉片中僅1條被注釋，表達(dá)量差異顯著；該酶在幼果和成熟果實(shí)中僅1條被注釋，其表達(dá)量無顯著差異。CMK在幼果和葉片中僅CMK1被注釋，且表達(dá)量無顯著差異；該酶在幼和成熟果實(shí)中僅CMK1被注釋，且表達(dá)量無顯著差異。MDS在幼果和葉片中僅MDS1被注釋，其表達(dá)量差異顯著；該酶在幼果和成熟果實(shí)中有2條Unigene被注釋，且表達(dá)量無顯著差異。HDS在幼果和葉片中僅HDS1被注釋，表達(dá)量具有顯著差異；該酶在幼果和成熟果實(shí)中僅HDS1被注釋，表達(dá)量有顯著差異。HDR在幼果和葉片中有5條Unigene被注釋，其中HDR1和HDR5的表達(dá)量具有顯著差異；該酶在幼果和成熟果實(shí)中有7條Unigene被注釋，其中HDR3、HDR4、HDR5、HDR6的表達(dá)量有顯著差異。IPI在幼果和葉片中僅IPI1被注釋，其表達(dá)量無顯著差異；該酶在幼果和成熟果實(shí)中有2條Unigene被注釋，其中IPI1的表達(dá)量有顯著差異。

杜仲，幼果，葉片，成熟果實(shí)，基因表達(dá)量分析

杜仲Eucommia ulmoides為杜仲科杜仲屬多年生落葉喬木，杜仲科僅1屬1種，中國是現(xiàn)存杜仲的唯一原產(chǎn)地[1-2]，有學(xué)者在北美發(fā)現(xiàn)了杜仲的化石[3]，來自美國、加拿大和墨西哥的杜仲的25個(gè)生長地的植物殘骸表明該物種曾經(jīng)在新生代廣泛分布與北美的各個(gè)地方。杜仲是中國特有的名貴經(jīng)濟(jì)樹種，也是世界適應(yīng)范圍最廣的重要膠源植物[4]。杜仲以干燥的根皮入藥，具有補(bǔ)肝腎、強(qiáng)筋骨、降血壓、安胎等諸多功效，用于治療腎虛腰疼、筋骨無力、妊娠漏血、胎動(dòng)不安等多種疾病[5]。Jin Nyoung HO[6]等人于2005年的研究了從杜仲中提取的桃葉珊瑚苷在紫外線-B（UVB）誘導(dǎo)的人類成纖維細(xì)胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)中所起到的保護(hù)作用，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過UVB的照射后，用桃葉珊瑚苷預(yù)處理的人體皮膚成纖維細(xì)胞（Hs68株系），能夠明顯抑制57%的基質(zhì)金屬蛋白酶-1（MMP-1）的產(chǎn)生。杜仲膠是世界極具發(fā)展?jié)摿Φ膬?yōu)質(zhì)天然橡膠資源，Shinya Takeno[7]等人于2008年利用傅里葉變換紅外光譜和裂解氣象色譜/質(zhì)譜來定量分析了杜仲中的反式-1，4-聚異戊二烯，并成功地將提取/定量的方法應(yīng)用于研究杜仲橡膠含量和分子量的季節(jié)性變化，F(xiàn)T-IR分析表明葉子中的杜仲膠隨著季節(jié)的變化是逐漸積累的過程，從SEC分析得到的數(shù)據(jù)看來隨著季節(jié)變化低分子量的橡膠（Mn=6.0×103）所占的比重呈增加趨勢(shì)。Nobuaki Suzuki[8]等人于2012年構(gòu)建并分析了反式聚異戊二烯樹種杜仲EST文庫，該研究構(gòu)建了一個(gè)杜仲莖外周組織與內(nèi)周組織的cDNA文庫，包含27752個(gè)表達(dá)序列標(biāo)簽（ESTs），組裝成10520個(gè)分別由4302個(gè)重疊群和6218個(gè)單序列組成的Unigene，分離出與膠乳高分子量聚異戊二烯合成相關(guān)的橡膠顆粒膜蛋白同源基因以及一些重要的橡膠蛋白編碼基因（MLPs），為杜仲膠生物合成的深入研究奠定了基礎(chǔ)。李鐵柱等于2012年研究了杜仲果實(shí)和葉片[9]以及幼果和成熟果實(shí)[10]轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)組裝及基因功能注釋。

植物的MEP途徑是丙酮酸和3-磷酸甘油醛在1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶（DXS）的催化下生成1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸（DXP），DXP經(jīng)1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸還原異構(gòu)酶（DXR）的作用發(fā)生分子重排并進(jìn)行氧化還原反應(yīng)生成MEP，MEP再經(jīng)過2-甲基-D-赤蘚醇-4-磷酸胞苷酰轉(zhuǎn)移酶（MCT）的作用生成4-（5’-焦磷酸胞苷）-2-C-甲基-D-赤蘚醇（CDP-ME），接著經(jīng)過4-（5’-焦磷酸胞苷）-2-C-甲基-D-赤蘚醇激酶（CMK）的磷酸化后生成4-（5’-焦磷酸胞苷）-2-C-甲基-D-赤蘚醇-2-磷酸（CDPMEP），然后經(jīng)過2-甲基-D-赤蘚醇-2，4-環(huán)焦磷酸合酶（MDS）的作用生成2-甲基-D-赤蘚醇-2，4-環(huán)焦磷酸（MEcPP），接著又在1-羥基-2-甲基-2-E-丁烯基-4-焦磷酸合酶（HDS）的作用下生成1-羥基-2-甲基-2-E-丁烯基-4-焦磷酸（HMBPP），最后在1-羥基-2-甲基-2-E-丁烯酸-4-焦磷酸還原酶（HDR）催化下形成IPP。IPP不能離子化，經(jīng)過異戊烯基焦磷酸異構(gòu)酶（IPI）的作用，部分轉(zhuǎn)化為雙鍵異構(gòu)體二甲基丙烯基焦磷酸（DMAPP），并處于一定的化學(xué)平衡狀態(tài)。IPP和DMAPP這兩個(gè)化合物被更廣泛地認(rèn)為是自然界中構(gòu)建所有萜類化合物的基本單元[11]。隨著大家對(duì)植物MEP途徑研究的深入，人們?cè)絹碓蕉嗟牧私獾蕉喾N植物的MEP途徑的關(guān)鍵酶及調(diào)節(jié)因素。金蓉[12]等于2007年研究了1-脫氧木酮糖-5-磷酸合酶（DXS）及其編碼基因，研究表明DXS是由一到多個(gè)基因編碼，因生物種類而異，根據(jù)同源性，植物的DXS基因可分成兩類。Adhikari Megha Nath[13]于2010年研究了陽春砂HMGR，DXS和DXR基因表達(dá)及功能分析，研究表明3個(gè)基因在根、莖、果皮和種子團(tuán)中的表達(dá)量均高于葉片，DXS在根、莖、葉、果皮和種子團(tuán)中均有高表達(dá)。2012年劉攀峰[14]對(duì)杜仲M(fèi)EP途徑系列基因全程cDNA分離鑒定及序列特征進(jìn)行了詳細(xì)研究，首次從杜仲葉片中分離和鑒定出MEP途徑的系列酶基因，得到了4個(gè)限速酶基因和4個(gè)相關(guān)酶基因cDNA全長，確定了DXR等10個(gè)基因推導(dǎo)氨基酸序列的理化性質(zhì)，一級(jí)結(jié)構(gòu)和功能區(qū)域，并預(yù)測(cè)了這10個(gè)基因編碼蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，包括包括 α-螺旋、β-折疊和螺環(huán)結(jié)構(gòu)的比值及結(jié)構(gòu)類型，應(yīng)用同源建模法預(yù)測(cè)了這10個(gè)基因的三級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，包括亞單位組成、活性區(qū)、功能域等一系列結(jié)論，為深入研究各相關(guān)酶在杜仲萜類合成中所發(fā)揮的功能提供了一定參考。

1 材料與方法

1.1 植物材料

分別于杜仲幼果時(shí)期（5月28日），在國家林業(yè)局泡桐研究中心采集‘華仲6號(hào)’杜仲幼果和葉片，成熟果時(shí)期(同年10月28日)，采集其成熟果實(shí)為材料。

1.2 杜仲幼果、葉片和成熟果實(shí)RNA的提取

幼果、葉片和成熟果實(shí)RNA的提取參照陳建的“幾種提取杜仲RNA方法的比較”。

1.3 杜仲幼果、葉片和成熟果實(shí)的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序

轉(zhuǎn)錄組的測(cè)序工作委托深圳華大基因完成。

1.4 杜仲幼果、葉片和成熟果實(shí)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)組裝及基因功能注釋技術(shù)路線

本次研究對(duì)杜仲幼果、葉片和成熟果實(shí)合成調(diào)控時(shí)期的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行測(cè)序，并對(duì)數(shù)據(jù)庫中Unigene進(jìn)行了全面分析和注釋。具體流程圖如圖1所示。

圖1 數(shù)字化轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫的分析Fig. 1 Data analysis of digital transcriptome

2 結(jié)果與分析

在杜仲幼果、葉片和成熟果實(shí)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中共8個(gè)基因被KEGG數(shù)據(jù)庫MEP合成途徑注釋，見圖2，幼果和葉片中有19條Unigene被注釋，幼果和成熟果實(shí)中有23條Unigene被注釋。其中1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶DXS(1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase [EC:2.2.1.7])在幼果和葉片中注釋Unigene10793等5條Unigene，在幼果和成熟果實(shí)中注釋Unigene1097等7條Unigene；1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸還原異構(gòu)酶DXR（1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate reductoisomerase [EC:1.1.1.267]）在幼果和葉片中注釋了Unigene22043等4條Unigene，在幼果和成熟果實(shí)中注釋了Unigene20455等3條Unigene；2-甲基-D-赤蘚醇-4-磷酸胞苷酰轉(zhuǎn)移 酶 MCT（2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate cytidylyltransferase [EC:2.7.7.60]）在幼果和葉片中僅注釋了Unigene21890，在幼果和成熟果實(shí)中僅注釋了Unigene21711；4-（5’-焦磷酸胞苷）-2-C-甲基-D-赤蘚醇激酶CMK（4-diphosphocytidyl-2-C-methyl-D-erythritol kinase [EC:2.7.1.148]）在幼果和葉片中僅注釋了Unigene8371，在幼和成熟果實(shí)中僅注釋了Unigene19234；2-甲基-D-赤蘚醇-2，4-環(huán)焦磷酸合酶MDS（2-C-methyl-D-erythritol 2，4-cyclodiphosphate synthase [EC:4.6.1.12]）在幼果和葉片中僅注釋了Unigene12126，在幼果和成熟果實(shí)中注釋了Unigene19101等2條Unigene；1-羥基-2-甲基-2-E-丁烯基-4-焦磷酸合酶HDS（(E)-4-hydroxy-3-methylbut-2-enyl-diphosphate synthase [EC:1.17.7.1]）在幼果和葉片中僅注釋了Unigene447，在幼果和成熟果實(shí)中僅注釋了Unigene20243；1-羥基-2-甲基-2-E-丁烯基-4-焦磷酸還原酶HDR（4-hydroxy-3-methylbut-2-enyl diphosphate reductase [EC:1.17.1.2]）在幼果和葉片中注釋了Unigene21206等6條Unigene；異戊烯基焦磷酸異構(gòu)酶IPI（isopentenyl-diphosphate delta-isomerase [EC:5.3.3.2]）在幼果和葉片中僅注釋了Unigene1194，在幼果和成熟果實(shí)中注釋了Unigene18246等2條Unigene。

2.1 1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶（DXS）Unigene表達(dá)量分析

DXS在幼果和葉片中有5條Unigene被注釋，分別是Unigene10793、13420、18207，、18209、41777，其中Unigene13420和Unigene18207的表達(dá)量具有顯著差異（見表1）；Unigene13420在幼果和葉片中表達(dá)量均最高（見表1和圖2）；以上5條Unigene在幼果中的表達(dá)量略高于葉片。

表1 DXS在杜仲幼果和葉片中的表達(dá)情況Table 1 Expression of DXS in leaves and young fruits

圖2 DXS在幼果和葉片中的表達(dá)差異Fig.2 Expression of DXS in leaves and young fruits

DXS在幼果和成熟果實(shí)中有7條Unigene被注釋，分別是Unigene1097、21343、21521、21659、21940、62288、6352，其中Unigene62288在成熟果實(shí)中特異表達(dá)，Unigene21343、21521、21940、6352的表達(dá)量具有顯著差異（見表2）；Unigene6352在幼果中表達(dá)量最高，Unigene21343在成熟果實(shí)中表達(dá)量最高（見表2和圖3）；以上7條Unigene在幼果中的表達(dá)量明顯高于成熟果實(shí)。

2.2 1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸還原異構(gòu)酶（DXR）表達(dá)量分析

DXR在幼果和葉片中有4條Unigene被注釋，分別是 Unigene22043、27843、43251、9422， 其中Unigene22043、27843、43251的表達(dá)量具有顯著差異（見表3）；Unigene9422在幼果中表達(dá)量最高，Unigene22043在葉片中表達(dá)量最高（見表3和圖4）；以上4條Unigene在葉片中的表達(dá)量明顯高于幼果。

表2 DXS在杜仲幼果和成熟果實(shí)中的表達(dá)情況Table 2 Expression of DXS in fruits and young fruits

圖3 DXS在杜仲幼果和成熟果實(shí)中的表達(dá)差異Fig.3 Expression of DXS in fruits and young fruits

表3 DXR在杜仲幼果和葉片中的表達(dá)情況Table 3 Expression of DXR in leaves and young fruits

圖4 DXR在杜仲幼果和葉片中的表達(dá)差異Fig.4 Expression of DXR in leaves and young fruits

DXR在幼果和成熟果實(shí)中有3條Unigene被注 釋， 分 別 是 Unigene20455、20568、53879，其中Unigene53879在成熟果實(shí)中特異表達(dá)，3條Unigene的表達(dá)量均無顯著差異（見表4）；Unigene20455在幼果和成熟果實(shí)中表達(dá)量均最高（見表4和圖5）；以上3條Unigene在成熟果實(shí)中的表達(dá)量略高于幼果。

表4 DXR在杜仲幼果和成熟果實(shí)中的表達(dá)情況Table 4 Expression of DXR in fruits and young fruits

圖5 DXR在杜仲幼果和成熟果實(shí)中的表達(dá)差異Fig.5 Expression of DXR in fruits and young fruits

2.3 2-甲基-D-赤蘚醇-4-磷酸胞苷酰轉(zhuǎn)移酶（MCT）表達(dá)分析

MCT在幼果和葉片中有1條Unigene被注釋，為Unigene21890，均有表達(dá)，且表達(dá)量差異顯著（見表5和圖6）。

表5 MCT在杜仲幼果和葉片中的表達(dá)情況Table 5 Expression of MCT in leaves and young fruits

圖6 MCT在杜仲幼果和葉片中的表達(dá)差異Fig.6 Expression of MCT in leaves and young fruits

MCT在幼果和成熟果實(shí)中有1條Unigene被注釋，為Unigene21711，均有表達(dá)，且表達(dá)量無顯著差異（見表6和圖7）。

表6 MCT在杜仲幼果和成熟果實(shí)中的表達(dá)情況Table 6 Expression of MCT in fruits and young fruits

圖7 MCT在杜仲幼果和成熟果實(shí)中的表達(dá)差異Fig.7 Expression of MCT in fruits and young fruits

2.4 4-（5’-焦磷酸胞苷）-2-C-甲基-D-赤蘚醇激酶（CMK）表達(dá)分析

CMK在幼果和葉片中只有1條Unigene得到注釋，為Unigene8371，其表達(dá)量無顯著差異（見表7和圖8）。

表7 CMK在杜仲幼果和葉片中的表達(dá)情況Table 7 Expression of CMK in leaves and young fruits

圖8 CMK在杜仲幼果和葉片中的表達(dá)差異Fig.8 Expression of CMK in leaves and young fruits

在幼果和成熟果實(shí)中也只有1條Unigene得到注釋，為Unigene19234，其表達(dá)量無顯著差異（見表8和圖9）。

表8 CMk在杜仲幼果和成熟果實(shí)中的表達(dá)情況Table 8 Expression of CMK in fruits and young fruits

圖9 CMK在杜仲幼果和成熟果實(shí)中的表達(dá)差異Fig.9 Expression of CMK in fruits and young fruits

2.5 2-甲基-D-赤蘚醇-2，4-環(huán)焦磷酸合酶（MDS）表達(dá)分析

MDS在幼果和葉片中僅有1條Unigene被注釋，為Unigene12126，其表達(dá)量差異顯著（見表9和圖10）。

表9 MDS在杜仲幼果和葉片中的表達(dá)情況Table 9 Expression of MDS in leaves and young fruits

圖10 MDS在杜仲幼果和葉片中的表達(dá)差異

Fig.10 Expression of MDS in leaves and young fruits

在幼果和成熟果實(shí)中有2條Unigene被注釋，分別是Unigene19101和Unigene54272， 其中Unigene54272在成熟果實(shí)中特異表達(dá)，以上2條Unigene表達(dá)量無顯著性差異（見表10和圖11）。

2.6 1-羥基-2-甲基-2-E-丁烯基-4-焦磷酸合酶（HDS）表達(dá)分析

HDS在幼果和葉片中只有1條Unigene被注釋，為Unigene447，其表達(dá)量差異顯著（見表11和圖12）。

表10 MDS在杜仲幼果和成熟果實(shí)中的表達(dá)情況Table 10 Expression of MDS in fruits and young fruits

圖11 MDS在杜仲幼果和成熟果實(shí)中的表達(dá)差異Fig.11 Expression of MDS in fruits and young fruits

表11 HDS在杜仲幼果和葉片中的表達(dá)情況Table 11 Expression of HDS in leaves and young fruits

圖12 HDS在杜仲幼果和葉片中的表達(dá)差異Fig.12 Expression of HDS in leaves and young fruits

HDS在幼果和成熟果中有1條Unigene被注釋，為Unigene20243，其表達(dá)量有顯著差異（見表12和圖13）。

表12 HDS在杜仲幼果和成熟果實(shí)中的表達(dá)情況Table 12 Expression of HDS in fruits and young fruits

2.7 1-羥基-2-甲基-2-E-丁烯基-4-焦磷酸還原酶（HDR）表達(dá)分析

圖13 HDS在杜仲幼果和成熟果實(shí)中的表達(dá)差異Fig.13 Expression of HDS in fruits and young fruits

HDR在幼果和葉片中有5條Unigene被注釋，分別為Unigene21206、27419、3128、9279、9944，其中Unigene21206和Unigene9944的表達(dá)量有顯著性差異（見表13）；Unigene21206在幼果和葉片中的表達(dá)量均為最高（見表13和圖14）；整體上葉片中Unigene的表達(dá)量明顯高于幼果。

表13 HDR在杜仲幼果和葉片中的表達(dá)情況Table 13 Expression of HDR in leaves and young fruits

圖14 HDR在杜仲幼果和葉片中的表達(dá)差異Fig.14 Expression of HDR in leaves and young fruits

HDR在幼果和成熟果中有7條Unegene被注 釋， 分 別 為 Uniegen11397、18350、22493、28959、29905、30759， 其 中 Unigene22493、28959、29905、30759的表達(dá)量有顯著差異（見表14和圖15）。

2.8 異戊烯基焦磷酸異構(gòu)酶（IPI）表達(dá)分析

IPI在幼果和葉片中Unigene僅有1條Unigene被注釋，為Unigene1194，其表達(dá)量無顯著差異（見表15）。

表14 HDR在杜仲幼果和成熟果實(shí)中的表達(dá)情況Table 14 Expression of HDR in fruits and young fruits

圖15 HDR在杜仲幼果和成熟果實(shí)中的表達(dá)差異Fig.15 Expression of HDR in fruits and young fruits

表15 IPI在杜仲幼果和葉片中的表達(dá)情況Table 15 Expression of IPI in leaves and young fruits

圖16 IPI在杜仲幼果和葉片中的表達(dá)差異Fig.16 Expression of IPI in leaves and young fruits

IPI在幼果和成熟果實(shí)中有2條Unigene被注釋，分別是Unigene18426和Unigene25112，其中Unigene18416的表達(dá)量有顯著差異（見表16）。

表16 IPI在杜仲幼果和成熟果實(shí)中的表達(dá)情況Table 16 Expression of IPI in fruits and young fruits

圖17 IPIe在杜仲幼果和成熟果實(shí)中的表達(dá)差異Fig.17 Expression of IPI in fruits and young fruits

3 結(jié)論與討論

本研究首次比較了杜仲M(fèi)EP途徑的8條基因在幼果和葉片以及幼果和成熟果實(shí)的表達(dá)量，為將來從分子水平上深入研究杜仲M(fèi)EP途徑的調(diào)控提供了理論基礎(chǔ)。在杜仲幼果、葉片和成熟果實(shí)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中共8個(gè)基因被KEGG數(shù)據(jù)庫MEP合成途徑注釋，幼果和葉片中有19條Unigene被注釋，幼果和成熟果實(shí)中有23條Unigene被注釋。其中1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶在幼果和葉片中有Unigene10793等5條Unigene被注釋，在幼果和成熟果實(shí)中有Unigene1097等7條Unigene被注釋；1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸還原異構(gòu)酶在幼果和葉片中有Unigene22043等4條Unigene被注釋，在幼果和成熟果實(shí)中有Unigene20455等3條Unigene被注釋；2-甲基-D-赤蘚醇-4-磷酸胞苷酰轉(zhuǎn)移酶在幼果和葉片中僅Unigene21890被注釋，在幼果和成熟果實(shí)中僅Unigene21711被注釋；4-（5’-焦磷酸胞苷）-2-C-甲基-D-赤蘚醇激酶在幼果和葉片中僅Unigene8371被注釋，在幼和成熟果實(shí)中僅Unigene19234被注釋；2-甲基-D-赤蘚醇-2，4-環(huán)焦磷酸合酶MDS在幼果和葉片中僅Unigene12126被注釋，在幼果和成熟果實(shí)中有Unigene19101等2條Unigene被注釋；1-羥基-2-甲基-2-E-丁烯基-4-焦磷酸合酶在幼果和葉片中僅Unigene447被注釋，在幼果和成熟果實(shí)中僅Unigene20243被注釋；1-羥基-2-甲基-2-E-丁烯基-4-焦磷酸還原酶在幼果和葉片中有Unigene21206等6條Unigene被注釋；異戊烯基焦磷酸異構(gòu)酶在幼果和葉片中僅Unigene1194被注釋，在幼果和成熟果實(shí)中有Unigene18246等2條Unigene被注釋。

趙丹[15]于2009年研究了杜仲法尼基焦磷酸合成酶基因超量表達(dá)對(duì)含膠細(xì)胞的影響，通過將與杜仲膠合成相關(guān)的法尼基焦磷酸合酶基因轉(zhuǎn)入杜仲，使其在杜仲中超量表達(dá)，經(jīng)與對(duì)照比較發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)EuFPS基因的含膠細(xì)胞多于對(duì)照的含膠細(xì)胞，在電鏡下，轉(zhuǎn)EuFPS基因的杜仲葉片中充滿了顆粒狀物質(zhì)，細(xì)胞結(jié)構(gòu)完全退化，但這些顆粒物質(zhì)在對(duì)照中沒有觀察到，推斷出是法尼基焦磷酸合酶基因的超量表達(dá)對(duì)杜仲含膠細(xì)胞產(chǎn)生了影響。

2012年Ren Chen[16]等通過過量表達(dá)來提高EuIPI的表達(dá)水平從而提高了轉(zhuǎn)基因杜仲中反式聚異戊二烯的積累量，IPI催化異戊烯基二磷酸轉(zhuǎn)化成其高度親電的異構(gòu)體-二甲基丙烯基二磷酸，這是包括異戊二烯在內(nèi)的所有類異戊二烯的生物合成的第一步，研究結(jié)果表明，IPI的表達(dá)調(diào)控是高產(chǎn)膠杜仲的關(guān)鍵靶點(diǎn)。綜上所述，可以在本研究的基礎(chǔ)上，借鑒前人的經(jīng)驗(yàn)更加深入的地研究杜仲M(fèi)EP生物合成途徑的調(diào)控[17-18]。

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Expression differences of several genes in Eucommia MEP pathway

LIU Hui-min1a,1b, WUYUN Tana2, WANG Lin1a,1b, XU Jing-shi1a,1b, YE Sheng-jing1a,1b
(1.Central South University of Forestry and Technology, a. Key Laboratory of Cultivation and Protection for Non-Wood Forest Trees,Ministry of Education; b. School of Forestry, Changsha 410004, Hunan, China; 2. Non-timber Research and Development Center of CAF, Zhengzhou 450003, Henan, China)

Based on the transcriptome of Eucommia fruits and leaves, the expression differences of several genes in MEP pathway, thus offering an important basis for gene clone, function identif i cation, molecular accumulation mechanism of important component. The results show that 42 Unigene were annotated by MEP pathway, of them, the expression of DXS2 and DXS3 were signif i cantly different between young fruit and leaf, and the expression of DXS2 was the highest; 7 Unigenes of DXS were annotated in young fruit and mature fruit., of them, DXS6 only was expressed in fruit and the expressions of DXS2, DXS3, DXS5 and DXS7 were with signif i cant differences. 4 Unigenes of DXR were annotated in young fruit and leaf. The expression of DXR1、DXR2、DXR3 were signif i cantly different.3 Unigenes were annotated in young fruit and fruit.DXR3 only expressed in fruit.Expression of all Unigenes were not signif i cantly different.Expression of DXR1 was highest.Only 1 Unigene of MCT was annotated in young fruit and leaf and it’s expression was signif i cantly different.Only 1 Unigene was annotated in young fruit and fruit and it’s expression was not signif i cantly different.Only 1 Unigene of CMK was annotated in young fruit and leaf and it’s expression was not signif i cantly different.Only 1 Unigene was annotated in young fruit and fruit and it’s expression was not signif i cantly different.Only 1 Unigene of MDS was annotated in young fruit and leaf and it’s expression was signif i cantly different.2 Unigenes were annotated in young fruit and fruit and it’s expression was not signif i cantly different.Only 1 Unigene of HDS was annotated in young fruit and leaf and it’s expression was signif i cantly different.Only 1 Unigene was annotated in young fruit and fruit and it’s expression was signif i cantly different.5 Unigenes of HDR were annotated in young fruit and leaf.Expression of HDR1and HDR5 were signif i cantly different.While 7 Unigenes were annotated in young fruit andfruit.Expression of HDR3、HDR4、HDR5、HDR6 were signif i cantly different.Only 1 Unigene of IPI was annotated in young fruit and leaf and it’s expression was not signif i cantly different.While 2 Unigenes were annotated in young fruit and fruit.Expression of IPI1 was signif i cantly different.

Eucommia; young fruit; leaf; fruit; gene expression analysis

S727.3；S603.2

A

1673-923X(2014)02-0026-08

2013-04-12

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“杜仲育種群體建立與綜合利用技術(shù)研究”（201004029）

劉慧敏（1989-），女，河南輝縣人，碩士研究生，研究方向?yàn)榱謽I(yè)生物技術(shù)

烏云塔娜（1975-），女，內(nèi)蒙古通遼人，博士, 教授，主要從事經(jīng)濟(jì)林育種與栽培的研究；E-mail：tanatana@sina.com

[本文編校：吳 彬]