本研究通过表型观察和RNA-seq技术，揭示了皂荚（Gleditsia sinensis Lam.）豆荚发育过程中皂苷（gleditsioside）生物合成的关键途径和调控基因。皂苷含量从6月至11月逐渐增加，差异表达基因（DEGs）分析显示萜类骨架和三萜生物合成途径中分别有703和162个DEGs。鉴定出99个编码关键酶（如HMGCR、CYP93E1、UGT）的基因，并通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）和瞬时过表达实验验证了CL5845.Contig1（HMGCR）、CL8823.Contig2（LUP4）和CL11248.Contig4（CYP93E1）对皂苷合成的促进作用。

1题目

文章题目：Phenotypic and RNA-seq Profiles Identified Key Pathways and Genes Involved in Gleditsioside Biosynthesis in Gleditsia sinensis Lam.

发文单位：北京林业大学；河南省林业科学研究院；焦作市云台山国家级自然保护区管理局

2杂志

Forests；IF=2.4分

3链接

Wang, J.; Yang, Y.; Liu, Y.;Liu, J.; Xiao, D.; Chen, H.; Wang, C.;Fu, T.; Chang, F.; Wang, Y.; et al.Phenotypic and RNA-seq Profiles Identified Key Pathways and Genes Involved in Gleditsioside Biosynthesis in Gleditsia sinensis Lam. Forests 2025,16, 393.

https://doi.org/10.3390/f16030393

4检测指标

Norminkoda提供了总皂苷检测。

5主要内容

5.1 豆荚发育与皂苷积累：

豆荚长度在6-8月显著增长（GS1-GS3），随后趋于稳定；皂苷含量从9.3 μg/g（GS1）升至10.9 μg/g（GS6），与长度呈正相关。

5.2 关键通路与基因：

5.2.1 萜类合成途径：

MVA途径：HMGCR、DXPS等基因上调，催化IPP/DMAPP合成。

MEP/DOXP途径：IDI、ISPG等基因参与，提供萜类前体。

三萜环化（TCP）：LUP4（β-amyrin环化酶）、CYP93E1（羟化酶）调控皂生成。

5.2.2 糖基化修饰：UGT基因（如Unigene37260）负责皂苷糖链延伸。

5.3 调控网络：

5.3.1 WGCNA鉴定出MEgrey模块（含HMGCR、LUP4等hub基因），与皂苷含量显著相关（r=0.76）。

5.3.2 转录因子（如AGBH、ERF）可能参与发育阶段的基因表达调控。

6总结

6.1关键发现：

皂苷合成关键酶（HMGCR、LUP4、CYP93E1）的表达动态与皂苷积累高度一致。

WGCNA揭示MEgrey模块为皂苷合成的核心调控网络。

瞬时过表达实验验证HMGCR、LUP4、CYP93E1正向调控皂苷生物合成。

6.2意义：

为皂苷生物合成机制研究提供了基因资源，为通过遗传改良提高皂荚药用价值奠定基础。

本研究通过表型观察和RNA-seq技术，揭示了皂荚（Gleditsia sinensis Lam.）豆荚发育过程中皂苷（gleditsioside）生物合成的关键途径和调控基因。皂苷含量从6月至11月逐渐增加，差异表达基因（DEGs）分析显示萜类骨架和三萜生物合成途径中分别有703和162个DEGs。鉴定出99个编码关键酶（如HMGCR、CYP93E1、UGT）的基因，并通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）和瞬时过表达实验验证了CL5845.Contig1（HMGCR）、CL8823.Contig2（LUP4）和CL11248.Contig4（CYP93E1）对皂苷合成的促进作用。