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文章标题：Integrated Transcriptomic and Metabolomic Analysis Reveal the Dynamic Process of Bama Hemp Seed Development and the Accumulation Mechanism of α-Linolenic Acid and Linoleic Acid
中文标题：综合转录组和代谢组分析揭示巴马火麻籽发育的动态过程以及α-亚麻酸和亚油酸的积累机制
发表期刊：Journal of Agricultural and Food Chemistry
发表时间：2024年5月
影响因子：5.7/Q1
本研究综合分析了生理、转录组和代谢组参数，以阐明巴马火麻籽在整个发育过程中的脂肪酸形成模式。研究者发现麻籽油在胚胎发育后期积累，麻籽油的积累呈"S"形生长曲线，并与麻籽大小、含糖量、蛋白质含量和淀粉含量呈正相关。转录组分析鉴定了与LA、α-亚麻酸（ALA）和茉莉酸（JA）代谢相关的基因。
研究结果
1.火麻籽发育过程的转录组学分析
为了揭示麻籽发育过程中基因表达的差异，研究者对这四个关键阶段的转录谱进行了测序，并生成了80.23Gb的原始数据。纯净数据被映射到参考基因组，比对率在84.63%到86.69%之间。首先，对清洁数据进行归一化处理，以便进行主成分分析（PCA）。四个时间点麻籽间的遗传距离表现出明显的分离（Dim1:29.6%；Dim2:14.9%），其中S0和S3阶段的遗传距离最大。
2.差异基因GO和KEGG数据库分析
KEGG分析显示，所有六个比较组都涉及物质积累和氨基酸代谢。与糖代谢和淀粉积累相关的KEGG通路包括：淀粉和蔗糖代谢（KO:00500）、戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化（KO:00040）以及糖酵解/糖醛酸生成（KO:00010）。在氨基酸代谢方面，KEGG途径包括半胱氨酸和蛋氨酸代谢、氨基糖和核苷酸糖代谢（KO:00520）、亮氨酸和异亮氨酸降解（KO:00280）以及酪氨酸代谢。此外，研究者在所有六个比较组中都发现了二萜生物合成基因（KO:00908），二萜是植物中重要的次生代谢物，作为一种生物碱具有重要的医用潜力。此外，研究者在所有六个比较组中都发现了与脂肪酸代谢相关的基因，尤其是在以下途径中富集：类固醇激素生物合成（KO:00140）、LA代谢（KO:00591）、角质和单宁代谢（KO:00073）和脂肪酸生物合成（KO:00061）。值得注意的是，LA代谢（KO:00591）在所有四个比较组中都富集。
3.火麻籽发育过程中的代谢组学分析
为了揭示麻籽发育过程中基因表达水平与物质合成之间的相关性，研究者系统地比较了四个阶段的代谢差异，共鉴定出1402种正离子代谢物和1266种负离子代谢物。共有1338个代谢物可在KEGG数据库中进行注释，占代谢物总量的50.15%，575个代谢物可在KEGG通路中进行注释，占代谢物总量的21.55%。约有2474个代谢物可以注释到人类代谢组数据库（HMDB），占代谢物总量的92.73%。PCA结果表明，不同发育阶段的火麻籽代谢物明显分为四个簇，在day7、day14和day21阶段有一些重叠的簇。day40与其他三个聚类有明显差异，表明火麻籽发育过程中代谢物的积累和变化是动态的（图S3）。相关热图还表明，day40可以形成一个独立的群组。day7和day14阶段的代谢物之间存在很强的相关性，表明它们共享许多相似的代谢物。在这四个发育阶段的配对比较分析中，研究者发现day7 vs day40组的代谢物数量最多（1208个），而day7 vs day14组的代谢物数量最少（605个）。
4.LA和ALA的动态变化
转录组学和代谢组学分析表明，不同发育阶段的KEGG分析显示出ALA和LA的富集。在分析几种关键脂肪酸时，研究者观察到这些脂肪酸中的大多数在day14或day21阶段显著富集，随后在day40阶段显著减少。此外，大多数参与脂肪酸差异合成的关键基因在早期发育阶段显著富集。值得注意的是，参与ALA和LA合成的关键脂肪酸，即18:1、18:2和18:3，在day14和day40阶段都表现出显著富集。
文章小结
在本研究中，研究者采用了多组学方法来描述麻籽的发育动态，并确定参与麻籽脂肪酸积累的DEGs和生物通路。本研究结果表明，在麻籽发育过程中，大多数关键脂肪酸成分的丰度呈"S"形模式，其中LA在day40前一直持续增加。今天为大家分享的文章纯公共数据挖掘+统计分析，就发到了一区！如果你也想在临床方向发高分文章，不妨试试这个省钱省事又省力的思路吧！
