Ind. Crops Prod. | 文晓鹏团队解析马尾松二萜化合物合成相关基因及其与松脂含量的关系

松脂及其在植物防御中的作用可能被认为是针叶树广泛分布和进化成功的主要原因，其也被视作化学工业的宝贵原料和生物燃料的前体。松脂产量是一个可高度遗传的数量性状，提高松脂产量是实行可持续发展的目标之一。马尾松作为中国本土树种，其松脂年产量占年总产脂量的70%，具有十分重要的生态前景效益。

 近日，Industrial Crops and Products在线发表了贵州大学山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室文晓鹏教授团队题为Identification of the diterpenoid biosynthesis genes and their expression status in relation to oleoresin yield of masson pine的研究论文，论文采用转录组学结合代谢组学的研究方法，从基因转录表达水平和代谢物成分、含量方面分析了高产脂马尾松种质中二萜化合物合成相关基因的相对表达水平及其与松脂含量的关系。

 高、低产脂马尾松SMRT和RNA-Seq转录组测序结果显示，去冗余后共获得76,754条转录本，其中71,240个基因(95.75%)在已知数据库得到注释。对高、低产脂无性系木质部、针叶进行比较分析，发现高、低产脂马尾松在二萜生物合成和萜类骨架生物合成途径存在显著差异。在高产脂时期的针叶和树干木质部中共同差异表达的且ORF序列完整的DEGs有13个，将其与3种类型的DXS基因（共16个基因）在三种不同树龄及不同产脂力马尾松中进行时空特异性表达分析（图1, 2, 4）。结果显示，根据转录组测序数据筛选的16个候选基因的表达趋势与qRT-PCR验证的结果一致。在组成型产脂过程中，MEP途径可能较MVA途径扮演了更为重要的角色。除DXS基因外，在三个阶段的树龄中，其余13个基因在高产脂无性系中的表达均显著高于低产脂无性系。此外，在60年生马尾松中，Person相关性分析显示二萜化合物和二萜树脂酸的含量均与松脂总含量显著相关；将16个DEGs的相对表达量与松脂产量进行相关性分析，发现ent-CDS9、HMGR7、IDI7和HMGS7可作为发展分子辅助育种高产脂马尾松种质的候选指标（图3，表1和2）。

 该研究成果为研究松科植物松脂合成相关基因的挖掘提供重要依据，也为加快高产脂马尾松育种工作提供理论参考。

 贵州大学山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室/贵州大学林学院梅利那博士为该论文第一作者，贵州大学山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室文晓鹏教授为该论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划课题 (2017YFD0600303)，贵州省高层次创新型人才培养项目(2016-4010)和贵州省研究生科研基金 (黔教合YJSCXJH[2018]048)等项目资助。

 文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.113827

Identification of the diterpenoid biosynthesis genes and their expression.pdf