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基于转录组测序的枣成花和果实品质重要基因的研究

魏琦琦  
【摘要】:枣(Ziziphus jujuba Mill.)是我国特有的果树树种,枣果实富含多种营养成分,具有较高的营养和经济价值。枣花的发育及花量对枣树的产量影响巨大,枣果的品质也直接影响着其经济价值。'中秋酥脆枣'是近几年选育出的适宜湖南地区栽培发展的一个优良枣品种,本研究以'中秋酥脆枣'为实验材料,利用Illumina测序平台对枣花、枣吊和枣果进行了转录组测序分析,在此基础上针对枣成花和果实品质的关键基因通过实时荧光定量qPCR技术进行了表达模式研究,同时对果实品质关键基因与果实品质形成的生理指标进行了相关性分析。本研究为揭示枣的成花机理和果实品质的形成奠定了理论基础。主要研究结果如下:(1)枣转录组测序分析。从枣花、枣吊和枣果转录组数据中共获得2098231条contig序列、34 587条unigene序列、34 463个开放阅读框和12 624个微卫星,其中unigene序列长度主要分布在200 bp-2 000 bp,占总unigene序列数量的 87.46%。共有 23 303 条 unigene 得到注释,通过 Nr、Swiss-Prot、COG 和KEGG 可分别注释 23 271、16 460、8 043 和 5 181 个 unigene。在 12 624 个微卫星中,以单碱基微卫星最多(6 314个,50.02%)为主要重复单元,为枣最优势微卫星,其次是二碱基微卫星(3 335个,26.42%)。并从中筛选鉴定了 FT、FLC、AGL6、SOC1和SVP等58个枣成花重要基因以及DHAR、MDHAR4、MDHAR6、SS和SPS等101个枣果实品质重要基因。(2)枣成花基因的表达分析。基于转录组数据,利用PCR扩增和实时荧光定量qPCR技术,筛选得到内参基因EF1α。选择20个与枣成花相关的基因进行表达分析,其中FT基因的表达随着枣花发育而逐渐上升;AGL6和VIP1基因主要在枣花中表达,分别在枣花大蕾期和半开期的时候表达量最高;VIN3和LHY1基因则主要在营养器官中表达,分别在枣根和枣吊中表达最高;COL2和COL4基因分别在半开期和全开期中表达最高,此外,二者还在营养器官中表达;ELF4基因在枣花发育中呈先上升再下降然后又上升的趋势;PHYA和PHYC基因表达量最高的是全开期的枣花,PHYB则是在现蕾期表达量最高;FLC、PFT1和GAI1基因在不同发育时期的枣花中以大蕾期的表达量为最高;CAB、CAB13、ERF和ERF12基因均在全开期中表达量最高;SVP和AGL20基因均在枣吊中强烈表达。(3)枣果实品质相关基因表达分析。选择34个与枣果实品质有关基因进行表达分析,与果实中糖积累和蔗糖谢有关的基因SS6、α-MAN、PNI1、UGDHL1、UGDH、SPS2和HXK1等基因分别在花后10天、40天、90天和110天的枣果中表达量较高;与VC合成和代谢有关的基因DHAR、DHAR、APX、GPIL和MDHAR6等基因则分别在花后25天、40天和110天的枣果中表达量较高;与果实香气合成有关的基因CAD1、O-MT、ADHL6、ADHL7、MTs、SAMT、ω-6FAD、LOX等基因在花后10天、25天、40天和110天的枣果中表达量较高;与果实软化相关基因SHP、SIP、POD3、PE、PG和EXP等基因分别在花后25天、40天、65天和90天表达量较高;其中,AACT、HXK1、HXK1、MDLHAR6、GPIL、HXK1、SPS2、PG、SHP和LOX基因在花后120天(枣裂果)中的表达高于其他6个不同发育时期的枣果,由此推测这些基因可能与枣裂果有关。(4)基因表达与果实品质的相关性分析。中秋酥脆枣果实中VC的含量随着果实的成熟而逐渐降低,可溶性糖、还原糖、淀粉和可溶性固形物的含量整体上呈上升趋势,可滴定酸含量变化趋势为先下降后缓慢上升,可溶性蛋白则随着枣果的发育呈波动的趋势。AACT、DHAR、MDHAR4、MDHAR6、GPIL、HXK1、LOX、SPS2、UGDH和ω-6FAD基因的表达均与VC含量的在0.01水平上显著相关;UGDHL、ω-6FAD、EXP、POD7和α-MAN基因的表达则与可溶性糖和还原糖的含量相关性较高;UGDHL、EXP和POD7基因还与淀粉含量相关性在0.01水平上显著相关;DHAR、GIPL、LOX、MDHAR 和MDHAR6等基因与可溶性蛋白在0.05水平上相关性显著;EXP、PME和POD7基因的表达与可滴定酸含量在0.01水平上显著相关;EXP和POD7基因还与可溶性固形物显著相关。


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