套袋促進(jìn)紅色砂梨著色的轉(zhuǎn)錄模式及梨GST基因家族分析.pdf

1、紅色砂梨著色主要依賴果皮內(nèi)花青苷的積累，相關(guān)生理和分子機(jī)制研究已取得重要進(jìn)展，但套袋促進(jìn)紅色砂梨著色的分子機(jī)制尚不清楚。本研究以紅色砂梨‘美人酥’為試材，幼果期套不透光果袋，成熟期摘袋，并于摘袋后0小時(shí)(hour,H)、3H、6H、24H、72H、144H、240H取樣，以相同時(shí)期的套袋果實(shí)為對照(control,HC)，獲得摘袋過程中不同響應(yīng)時(shí)期的樣品，測定果實(shí)生理品質(zhì)。根據(jù)光響應(yīng)特點(diǎn)和果皮中花青苷的積累模式，選取0H、6H、6HC、

2、24H、24HC、144H、144HC進(jìn)行轉(zhuǎn)錄模式分析。研究結(jié)果如下:
　　1)套袋‘美人酥’果實(shí)中花青苷、類胡蘿卜素、葉綠素含量均很低，花青苷在摘袋后72小時(shí)開始積累，至240小時(shí)達(dá)到較高水平;葉綠素和類胡蘿卜素含量在摘袋3小時(shí)后即輕微上升，但至240小時(shí)仍處于較低水平;說明套袋通過改變花青苷/（葉綠素+類胡蘿卜素）比值改善了紅色砂梨著色。
　　2)21個(gè)cDNA文庫的轉(zhuǎn)錄組測序共獲得94.20 Gb數(shù)據(jù)，469，327，

3、557對長度為100 bp的原始reads。過濾掉低質(zhì)量序列后，約70％的reads可以比對至參考基因組。將reads進(jìn)行組裝并與參考基因模型比較，預(yù)測了1，198個(gè)新基因。將所有已知基因和新預(yù)測基因與五大蛋白數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，40，935個(gè)基因得到功能注釋。
　　3)‘美人酥’果實(shí)摘袋著色過程中共產(chǎn)生了8，544個(gè)顯著差異表達(dá)基因。植物的光響應(yīng)、植物激素和糖的生物合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的GO類群均顯著富集，說明相關(guān)基因可能在紅色砂梨果

4、實(shí)的摘袋響應(yīng)過程中發(fā)揮著重要調(diào)節(jié)作用。利用Q-PCR技術(shù)檢測了8個(gè)基因的相對表達(dá)量，結(jié)果與RNA-Seq檢測到的基因表達(dá)水平一致，說明RNA-Seq在檢測基因表達(dá)豐度方面具有高度的準(zhǔn)確性。
　　4)果實(shí)摘袋后，大部分花青苷合成結(jié)構(gòu)基因均呈現(xiàn)上調(diào)表達(dá);573個(gè)轉(zhuǎn)錄因子編碼基因顯著差異表達(dá)，GO分類顯示其中66個(gè)基因與花青苷合成有關(guān);光受體和下游元件編碼基因表達(dá)水平?jīng)]有一致的規(guī)律，說明光受體和下游元件的光響應(yīng)主要發(fā)生在蛋白水平。對激素

5、和糖合成路徑基因的表達(dá)模式做了系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)大部分ABA、ETH、JA、SA合成路徑基因上調(diào)表達(dá)，AUX、GA合成路徑基因下調(diào)表達(dá)，蔗糖合成路徑基因沒有呈現(xiàn)一致的變化趨勢，說明它們在梨的摘袋著色過程中發(fā)揮著不同作用。
　　本研究還利用生物信息學(xué)方法對梨GST基因家族做了全基因組鑒定，得到了分屬于7個(gè)亞家族的82個(gè)基因。系統(tǒng)進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn)該基因家族的U、L、DHAR和THCQD類型出現(xiàn)了亞族單獨(dú)擴(kuò)增的現(xiàn)象，而其他類型基因在數(shù)目上較為保

6、守。鑒定了15個(gè)GST基因的保守氨基酸基序，發(fā)現(xiàn)大部分基序?yàn)閮蓚€(gè)GST基因的保守結(jié)構(gòu)域GST N和GST C的組成部分。GST基因家族在表達(dá)水平上呈現(xiàn)明顯的組織特異性和模式多樣性，19個(gè)GST基因在本試驗(yàn)中發(fā)生顯著差異表達(dá)。GO分類結(jié)果顯示這些基因廣泛參與各項(xiàng)生命活動(dòng)，在植物生長發(fā)育中發(fā)揮重要作用。
　　對PpMYB12和PpGSTF12進(jìn)行了序列分析和表達(dá)分析，克隆到的基因編碼序列與參考基因組的相應(yīng)序列相似度分別為98％和100