葡萄早熟芽變及其親本果實發(fā)育轉(zhuǎn)錄組對比分析.pdf

1、葡萄（Vitis viniferaL.）是世界范圍內(nèi)栽培價值較高的一種果樹，人們對其變異性狀的研究非常多，主要集中在果實皮色、果實大小、植株大小、成熟期、花穗等方面。然而，對于葡萄芽變品種及其親本在果實發(fā)育過程中的基因表達模式的差異，卻研究甚少?！逶纭恰薹濉咸训脑缡煅孔兤贩N，其成熟期比‘巨峰’早30 d左右，是研究葡萄果實成熟的有利基因型。本試驗利用 RNA-Seq方法，建立了‘巨峰’和‘峰早’品種坐果至成熟時期果皮和果肉基因文

2、庫40個，以期了解‘峰早’和‘巨峰’葡萄果實發(fā)育過程中基因表達模式的差異。主要結(jié)論如下：
　　(1)獲得‘巨峰’和‘峰早’果肉和果皮中表達的基因序列共447,300,854條。依據(jù)葡萄基因組12×V2.1注釋進行基因預測，‘巨峰’和‘峰早’果肉和果皮中分別有23,178和22,982條基因表達。其中，果肉中共同表達基因20,944個，差異表達基因535個，果皮中共同表達基因20,804個，差異表達基因905個。
　　(2)差

3、異表達基因分析。通過 DESeq2分析，‘巨峰’和‘峰早’果肉中的差異表達基因有tmv resistance protein n-like（VIT_200s0238g00060）以及superoxide dismutase（VIT_214s0030g00950），且表達水平均下調(diào)。果皮和果肉間差異顯著的有三個基因，VIT_213s0067g01100（disease resistance protein at3g14460-like），

4、tmv resistance protein n-like（VIT_200s0238g-00060）以及superoxide dismutase（VIT_214s0030g00950）。
　　(3)獨特（unique）表達基因GO分析。生物學過程（biological process）的viral reproduction在‘巨峰’和‘峰早’的果皮中表達水平有所不同，同樣是生物學過程的 locomotion在‘巨峰’和‘峰早’的果

5、肉及果皮中有著明顯差異。用GO數(shù)據(jù)庫對獨特表達基因（僅在‘巨峰’或者僅在‘峰早’中表達）進行分類的結(jié)果表示，生物學過程的rhythmic process僅在‘峰早’的果皮中存在。分子功能的protein tag僅在‘峰早’的果皮中存在，metallochaperone也僅在‘巨峰’的果皮和‘峰早’的果肉中有。
　　(4)基因表達模式分析。為了更進一步的了解‘峰早‘和‘巨峰’間表達基因的表達模式的轉(zhuǎn)錄差異，基于RPKM（Reads

6、Perkbofper Million reads）法，對結(jié)果用 K平均算法進行聚類分析。K均值結(jié)果表示，‘巨峰’和‘峰早’無論果肉中還是果皮中，大多數(shù)基因表達水平無很大差異，Cluster10有著果肉中數(shù)量最多的基因（5519個）， Cluster12有著果皮中數(shù)量最多的基因（5745個）。果肉和果皮間表達模式的對比表明，有15個組在‘巨峰’和‘峰早’中都是同時存在的。‘峰早’果肉的Cluster2的基因組別比較特殊，表達水平在開始比較

7、高，并且隨著果實的發(fā)育，表達水平在不斷降低。然而，相同的基因在‘巨峰’中并沒有變化那么多。
　　(5)運用熒光實時定量 PCR（qRT-PCR）確定‘巨峰’和‘峰早’的差異表達基因的表達水平。Tmv resistance protein n-like，disease resistance protein at3g14460-like和superoxide dismutase在‘巨峰’和‘峰早’的果肉及果皮中有明顯差異的表達水平。C

8、lass iv chitinase在‘巨峰’及‘峰早’的果肉中表達水平也有差異，‘峰早’果肉中class iv chitinase的表達水平比‘巨峰’中的要高。Pectinesterase qr和photosystem ii protein d2在‘巨峰’和‘峰早’的果皮中表達水平有明顯的不同。qRT-PCR結(jié)果說明RNA-Seq分析結(jié)果的準確性。
　　(6)推測‘峰早’中的 ROS水平高于‘巨峰’中 ROS水平。ROS的水平越高

9、，可以使 ROS產(chǎn)物保持在損傷程度以下，并刺激‘峰早’中成熟進程提早開始。用選擇的基因的表達驗證轉(zhuǎn)錄組結(jié)果。
　　本試驗找出‘峰早’不同于‘巨峰’的三個差異基因， superoxide dismutase，resistance protein n-like，disease resistance protein at3g14460-like，并推斷這些基因的改變是由于ROS水平的提高，而ROS水平的提高，則導致‘峰早’葡萄的提前成熟