基于SMRT测序技术和谱效关系研究黎药裸花紫珠资源品质差异形成机制

Callicarpa nudiflora was one species which leaves had been confirmed with better hemostatic effect and was used to as herbs for Li nationality in Hainan province for a long time. Unfortunately, resources of C. nudiflora existed larger differences in quality for both wild and cultivated materials in different environment , but the mechanism of its formation was unknown. It would lead serious impact on the C.nudiflora capsule (tablets) quality; By applying for research spectrum-effect relation of traditional chinese medicine (TCM) ,we tried to research the quality difference from various resources of C. nudiflora. Further more, by using the new technology of real-time single-molecule sequencing (SMRT) transcriptome sequencing which could be acquired a large amount of data,we could research differentially expressed genes and regulatory networks which affect the synthesis of the main active components. and the screening ET-SSR molecular markers could be used for genetic diversity study. By using the tool of bioinformatics software,we tried to analyze between spectrum-effect relationship and molecular genetic so as to solve resources of quality difference formation mechanism for C. nudiflora . It would provide a scientific basis for good germplasm screening.

黎药裸花紫珠是紫珠属中具有较佳止血作用的药材，不同来源野生和栽培裸花紫珠资源存在较大的品质差异，但其形成的机制不明，严重影响了裸花紫珠制剂质量；本研究应用中药谱效法比较不同来源裸花紫珠资源品质差异，同时利用单分子实时测序（SMRT)新技术进行转录组测序所获取大量数据为基础研究其影响主要活性成分合成的差异表达基因特征和代谢网络，并通过筛选ET-SSR分子标记进行遗传多样性研究。通过利用生物信息学软件来分析裸花紫珠谱效关系与分子遗传之间的关系，为解决裸花紫珠资源品质差异形成机制问题和优质种质的筛选提供科学依据。

为筛选评估裸花紫珠不同产地种质资源和产地加工的最优条件，本研究以20个不同产地和 7种活性生物成分（木犀草素、芹菜素、齐墩果酸、槲皮素、熊果酸、原儿茶酸和咖啡酸）为研究对象，探讨其活性成分差异及其药效的相关性及其转录组学机制。活性成分含量研究结果表明：总体而言，产于白沙、琼中两地的活性成分含量要高于其他产地，其中以白沙的含量为最高；以自然晒干条件下成分总含量最高，其次为50 ℃烘干；7种活性成分总含量为嫩叶>老叶>中叶。通过对4种紫珠属植物的IPLC-MS全谱研究结果表明：在萜类化合物中，白毛紫珠含有4个化合物、枇杷叶紫珠含有3个、散花紫珠3个、裸花紫珠中有5个；在黄酮类化合物中，白毛紫珠含有7个化合物、枇杷叶紫珠含有8个、散花紫珠4个、裸花紫珠中有8个；多元统计分析表明，枇杷叶紫珠和散花紫珠聚在一起，与传统植物分类一致；药效学研究结果表明，与空白组比较，裸花紫珠 流浸膏制成的口服液均能使小鼠出血及凝血时间有不同程度的缩短，具有统计学差异(P ＜0.05)。灰色关联度分析表明，其止血作用可能与槲皮素、木犀草素和芹菜素相关，凝血作用可能与咖啡酸相关，镇痛药效物质基础可能与总黄酮和萜类物质的含量有关；裸花紫珠SMRT方法转录组研究结果表明，54GB纯净数据中，有效插入片段为4787705个，平均长度为1700bp。CCS分析表明561413个插入片段平均长度2069 bp。309298条全长非嵌合平均长度2094bp，167546个全长转录本序列平均长度2199bp；与NR数据库匹配的单基因有68506个（69.56%），至少有一个成功注释的单基因为70411（71.49%），五个数据库中成功注释的单基因为26565（26.97%），其中3637个单基因为转录因子，这些数据为今后研究转录因子等研究打下基础；裸花紫珠SSR遗传多样性分析结果表明，其遗传多样性系数不高，以广东产裸花紫珠的遗传变异最大。 通过裸花紫珠种子生物学研究，结果表明，裸花紫珠种子小，常子房发育不全，萌发率较低，需要采取措施来促进其萌发。核型分析研究可以为下一步裸花紫珠基因组研究奠定基础。