Key Genes in Phenylpropanoid Biosynthesis Pathway of <italic style="font-style: italic">Lonicera macranthoides </italic>Based on Transcriptome and Metabolome Conjoint Analysis

HE Jiawei; ZHANG Jingyu; ZENG Juan; ZHU Jiayuan; ZHOU Simin; QU Meiling; ZHOU Ribao; LIU Xiangdan

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20250216

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Key Genes in Phenylpropanoid Biosynthesis Pathway of Lonicera macranthoides Based on Transcriptome and Metabolome Conjoint Analysis

更新时间：2025-03-20

- Key Genes in Phenylpropanoid Biosynthesis Pathway of Lonicera macranthoides Based on Transcriptome and Metabolome Conjoint Analysis
  增强出版
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 31, Issue 8, Pages: 167-175(2025)
- 作者机构：
  
  1.湖南中医药大学药学院，长沙 410208
  2.湘产大宗道地药材种质资源及规范化种植重点研究室，长沙 410208
  3.湖南省普通高等学校中药现代化研究重点实验室，长沙 410208
  4.湖南省中药饮片标准化及功能工程技术研究中心，长沙 410208
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20250216
  CLC： R284;S567.79;Q943.2
- Received：28 October 2024，
  
  Accepted：21 January 2025，
  
  Published Online：11 February 2025，
  
  Published：20 April 2025
- 稿件说明：
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何佳蔚,张惊宇,曾娟等.转录组和代谢组联合分析挖掘灰毡毛忍冬苯丙素类物质生物合成途径关键基因[J].中国实验方剂学杂志,2025,31(08):167-175.

HE Jiawei,ZHANG Jingyu,ZENG Juan,et al.Key Genes in Phenylpropanoid Biosynthesis Pathway of Lonicera macranthoides Based on Transcriptome and Metabolome Conjoint Analysis[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2025,31(08):167-175.
何佳蔚,张惊宇,曾娟等.转录组和代谢组联合分析挖掘灰毡毛忍冬苯丙素类物质生物合成途径关键基因[J].中国实验方剂学杂志,2025,31(08):167-175. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20250216.

HE Jiawei,ZHANG Jingyu,ZENG Juan,et al.Key Genes in Phenylpropanoid Biosynthesis Pathway of Lonicera macranthoides Based on Transcriptome and Metabolome Conjoint Analysis[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2025,31(08):167-175. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20250216.

摘要

目的

基于转录组和代谢组联合分析挖掘灰毡毛忍冬中苯丙素类化合物生物合成途径关键基因，为进一步探究湘蕾型灰毡毛忍冬中苯丙素类化合物的合成调控机制提供基础。

方法

选取湘蕾型灰毡毛忍冬茎、叶和3个花期花作为实验材料构建转录组和代谢组，通过京都基因与基因组百科全书（KEGG）数据库、加权共表达网络分析（WGCNA）对转录组和代谢组进行联合分析，挖掘灰毡毛忍冬苯丙素类物质生物合成途径关键基因。

结果

该研究发现7

7个差异苯丙素类化合物和315个差异基因，通过转录代谢联合分析，最终挖掘出9个关键的差异代谢物和4个与其相关的关键基因，其中肉桂酸、5-

-咖啡酰莽草酸、芥子醇和绿原酸在花中较高，其中标志性有效成分绿原酸在枯萎期中含量急剧下降，咖啡酸、阿魏酸、5-羟基松柏醛、对羟基肉桂醇和紫丁香苷在叶中含量较高，这4个关键基因分别属于肉桂醇脱氢酶（CAD）家族、4-香豆酸：辅酶A（4CL）家族、羟基肉桂酰基转移酶（HCT）家族和

-苯丙氨酸解氨酶（PAL）家族基因。

结论

灰毡毛忍冬中挖掘出的4个关键基因中

TRINITY

DN42767

与对羟基肉桂醇、芥子醇的合成相关，

TRINITY

DN43525

以咖啡酸、阿魏酸、肉桂酸为底物催化下一步反应，

TRINITY

DN47958

与3-对香豆酰基奎宁酸和咖啡酰辅酶A的合成相关，

TRINITY

DN52595

与肉桂酸的合成相关。该发现为进一步探究湘蕾型灰毡毛忍冬中苯丙素类化合物的合成调控机制提供基础。

Abstract

Objective

Based on the conjoint analysis of transcriptome and metabolome， the key genes in the phenylpropanoid biosynthesis pathway of

Lonicera macranthoides

were explored， which provided a basis for further exploring the synthesis and regulation mechanism of phenylpropanoid compounds in "Xianglei"

L. macranthoides

Methods

The stem， leaves， and three flowering flowers of "Xianglei"

L. macranthoides

were selected as experimental materials to construct transcriptome and metabolome. The transcriptome and metabolomics were conjointly analyzed by the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） database and weighted correlation network analysis （WGCNA）， and the key genes in the phenylpropanoid biosynthesis pathway of

L. macranthoides

were explored.

Results

In this study， 77 differential phenylpropanoids and 315 differential genes were found. Through the joint analysis of transcription and metabolism， nine key differential metabolites and four key genes related to them were finally discovered. Among them， cinnamic acid， 5-

-caffeoylshikimic acid，sinapyl alcohol， and chlorogenic acid were higher in flowers， and the content of the iconic effective component， namely chlorogenic acid，decreased sharply during the withering period. Caffeic acid，ferulic acid， 5-hydroxyconiferaldehyde，p-coumaryl alcohol， and syringin were higher in leaves. These four key genes belong to the cinnamic alcohol dehydrogenase （CAD） family， 4-coumaric acid： Coenzyme A （4CL） family， hydroxycinnamyl transferase （HCT） family， and

-phenylalanine ammonlyase （PAL） family genes.

Conclusion

Among the four key genes excavated from

L. macranthoides

，

TRINITY

DN42767

is related to the synthesis of p-coumaryl alcohol and sinapyl alcohol.

TRINITY

DN43525

uses caffeic acid，ferulic acid，and cinnamic acid as substrates to catalyze the next reaction.

TRINITY

DN47958

correlates with the synthesis of 3-p-coumaroyl quinic acid and caffeoyl-CoA， and

TRINITY

DN52595

correlates with cinnamic acid synthesis. These findings provide a basis for further exploring the synthesis and regulation mechanism of phenylpropanoids in "Xianglei"

L. macranthoides

关键词

Keywords

references

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