探秘云木香代谢组学：解析器官特异性代谢机制，开启药用价值新篇

研究人员通过转录组测序和代谢组学分析，探究云木香（Saussurea costus）器官特异性代谢，成果助于基因工程研究。

　　云木香（Saussurea costus (Falc.)）是一种濒危药用植物，它含有多种具有临床意义的植物化学化合物，可用于治疗多种人类疾病。尽管云木香富含植物化学物质，但目前对其空间代谢的分子机制了解甚少。本研究利用深度转录组测序和基于高通量超高效液相色谱 - 飞行时间质谱（UHPLC-QTOF）的非靶向代谢组学分析，研究了云木香器官特异性次生代谢物生物合成的动态变化。对高质量测序读段进行从头组装，获得了 59,725 条转录本，其中非冗余转录本的结构注释率为 53.02%，功能注释率为 66.13%。在预测的 7,683 个基因家族中，3,211 个被归类为 “单基因家族”。有趣的是，在菊类植物的 4,664 个核心基因家族中，云木香捕获了 4,560 个。器官特异性差异基因表达分析显示，叶片与茎之间（23,102 条转录本）、叶片与根之间（30,590 条转录本）以及根与茎之间（21,759 条转录本）存在显著差异。同样，在叶片与根（250 种推定代谢物）、叶片与茎（350 种推定代谢物）和根与茎（107 种推定代谢物）之间，推定代谢物（PMs）也存在显著差异。整合转录组学和代谢组学分析，确定了重要代谢物积累的器官特异性差异，这些代谢物包括 secologanin、薄荷呋喃（menthofuran）、蒲公英赛醇（taraxerol）、羽扇豆醇（lupeol）、乙酰丁香酚（acetyleugenol）、东莨菪亭（scopoletin）、木香烃内酯（costunolide）和去氢木香内酯（dehydrocostus lactone）。此外，通过全局基因共表达网络（GCN），识别出了调控萜类、苯丙烷类和黄酮类等次生代谢途径关键靶基因表达的推定调控因子。本研究创建的全面功能相关基因组资源，为通过基因工程扩大靶向代谢物的生物合成，以及加快关联作图研究以阐明控制特定生物活性代谢物的遗传因素，提供了有益的见解。