基于RNA--Seq研究外界環(huán)境及化學(xué)物質(zhì)對(duì)紅葉桃離體葉片花色苷生物合成的作用.pdf

1、桃（Prunus persica），原產(chǎn)于中國，薔薇科李屬重要果樹。食用桃是我們桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主體，類型與品種都很豐富。除食用桃外，觀賞桃也是桃資源重要的一部分。紅葉桃（Prunus persica f.atropurpurea）作為觀賞桃在園林應(yīng)用廣泛，且因春季葉色鮮紅，夏季返青，秋季又暗紅的特點(diǎn)而成為研究熱點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)室生理研究發(fā)現(xiàn)，紅葉桃、紫葉李等觀葉樹種葉色呈現(xiàn)是花色苷積累造成的，而花色苷種類在葉片變色前后期沒有變化。大量研究也表明

2、，外界環(huán)境，化學(xué)物質(zhì)及植物內(nèi)、外源激素等在調(diào)控花色苷的生物合成過程中也具有十分重要的作用。為了進(jìn)一步研究紅葉桃變色機(jī)理，本研究以紅葉桃‘筑波5號(hào)’為試驗(yàn)材料，首先利用轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)，對(duì)三個(gè)季節(jié)（春、夏、秋）葉片進(jìn)行了差異基因分析，然后通過環(huán)境、化學(xué)物質(zhì)及激素等處理9月份離體葉片，熒光定量表達(dá)分析花色苷合成過程中的結(jié)構(gòu)基因（CHI、UFGT）和調(diào)控基因(MYB10、MYB15、bHLH33及WD40)的表達(dá)水平。主要研究結(jié)果如下:

3、　　1.本試驗(yàn)使用轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)，獲得了含有完整編碼區(qū)序列信息的基因有27865個(gè)，其中5467個(gè)基因在桃基因測序和注釋中未被發(fā)現(xiàn)，屬于新發(fā)現(xiàn)的基因。5月份葉片與7月份葉片對(duì)比分析，得到2738個(gè)差異表達(dá)基因;5月與9月對(duì)比分析，得到2419個(gè)差異表達(dá)基因;7月份與9月份對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)了1540個(gè)差異表達(dá)基因。GO功能分析表明，差異基因主要涉及細(xì)胞、細(xì)胞器、細(xì)胞代謝、催化活性、細(xì)胞生理進(jìn)程及結(jié)合等方面。KEGG注釋分析顯示，碳水化合物代謝

4、、脂類代謝及其他次生代謝產(chǎn)物的生物合成中涉及的差異表達(dá)基因頻率較高。測序結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，與溫度、光照、生長素、脫落酸、乙烯、茉莉酸和水楊酸等相關(guān)的基因在不同葉片生長時(shí)期表達(dá)差異顯著，推測與葉片花色苷合成及調(diào)控具有一定聯(lián)系。分析發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)基因UFGT(ppa005162m)、CHI(ppa011476m)及MYB區(qū)域蛋白4(ppa010227m)可能在桃葉色花色苷合成中具有促進(jìn)作用。
　　2.根據(jù)RNA-Seq研究結(jié)果，以‘筑波5號(hào)’紅葉

5、桃9月份的離體葉片為試材，利用QRT-PCR技術(shù)分析溫度、光照時(shí)長及激素處理對(duì)葉片中花色苷生物合成途經(jīng)中CHI、UFGT基因表達(dá)水平的影響。結(jié)果顯示:低溫促進(jìn)CHI基因的表達(dá)，而抑制UFGT基因的轉(zhuǎn)錄，與高溫相反。光照促進(jìn)CHI、UFGT基因的表達(dá);光照均能促進(jìn)CHI、UFGT的表達(dá);激素處理（ABA、IAA、JA及SA）均能在一定濃度、時(shí)間進(jìn)程內(nèi)促進(jìn)CHI和UFGT基因的表達(dá)，但是兩個(gè)基因?qū)Ω骷に氐拿舾卸炔煌?ABA三個(gè)濃度處理葉片均

6、能提高CHI基因的表達(dá)，且隨著處理時(shí)間的延長作用效果越好，而UFGT在50μM和100μM濃度下促進(jìn)表達(dá)，150μM濃度過高表達(dá)受抑制;50μM低濃度IAA處理能顯著促進(jìn)CHI及UFGT基因的表達(dá)，100μM和150μM高濃度是抑制CHI和UFGT表達(dá)的因素;100μM濃度JA均能促進(jìn)兩個(gè)基因的表達(dá);三個(gè)SA濃度中，CHI最適合的濃度為50μM，而UFGT最適濃度為100μM。
　　3.以‘筑波5號(hào)’紅葉桃離體葉片為試材，利用QR

7、T-PCR技術(shù)分析不同濃度蔗糖、NaCl及KH2PO4處理對(duì)葉片中花色苷生物合成途經(jīng)結(jié)構(gòu)基因（CHI、UFGT）和調(diào)控基因（MYB10、MYB15、bHLH33及WD40）表達(dá)水平的影響。結(jié)果顯示:低濃度(100和200 mM)，短時(shí)間(4 h)NaCl處理均能提高CHI、UFGT、MYB10、bHLH33基因的表達(dá)水平;0.3％，8h的蔗糖處理對(duì)UFGT、MYB10、bHLH33基因的表達(dá)促進(jìn)作用顯著;0.2％，8h的KH2PO4處理