欧李果实原花青素合成关键基因的挖掘及表达特性分析

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欧李(Cerasus humilis)是我国特有灌木果树,其种质资源丰富,生态类群多样,已经从野生驯化进入人工栽培阶段。欧李果实中生物活性物质含量丰富,前期研究表明原花青素是欧李果实酚类物质中的主要成分,有必要深入研究其富集机制。本研究分析了不同欧李种质果实生长发育过程中原花青素含量和组分动态变化,利用转录组和WGCNA分析,挖掘欧李果实原花青素合成中的关键基因,为揭示欧李果实原花青素的分子调控机制奠定基础。主要研究结果如下:1.10个欧李品种(系)果实原花青素含量存在较大差异,且随着果实发育含量逐渐降低,‘晋欧1号’为高原花青素品种,‘DS-1’为低原花青素品种。2.在‘晋欧1号’和‘DS-1’果实中检测到原花青素B1(PCB1)、原花青素B2(PCB2)、原花青素A1(PCA1)、原花青素A2(PCA2)、儿茶素(CC)和表儿茶素(EC)6种原花青素成分。‘晋欧1号’幼果期CC和PCB1的含量显著高于‘DS-1’,‘晋欧1号’果实中CC和EC含量分别在成熟期和转色期低于‘DS-1’。两个品种(系)儿茶素含量最高。两个品种(系)抗氧化能力随着果实成熟而降低,抗氧化能力与PCB1显著正相关,与CC、EC极显著正相关。3.对4个时期的‘晋欧1号’和‘DS-1’的果实进行转录组分析,初步筛选了17个与原花青素合成相关的差异基因。后经WGCNA分析,筛选到与PCB1、EC、CC及PCA1表型显著相关的MEblue模块,在这一模块中共发现了14个差异基因,包括:10结构基因和4个转录因子(ERF、WRKY、C3H、NAC)。CC和EC表型还与MEturquoise模块显著相关,在这一模块中也发现了8个关键基因,包括调5个结构基因和2个b HLH转录因子和1个ERF转录因子。WGCNA分析得到的关键基因中包含了转录组差异表达基因分析中的4CL、PAL、ANR、FLS、F3H、BAN等基因。4.qRT-PCR验证了不同时期‘晋欧1号’和‘DS-1’中参与原花青素合成的关键差异基因,荧光定量结果与转录组测序结果一致。除ANS基因表达水平上调外,其余差异基因表达水平均随果实发育逐渐下降。ANR基因的表达量与欧李果实中表儿茶素显著相关,LAR基因的表达量与儿茶素显著相关,因此ANR及LAR的表达可能影响欧李果差异基因实中儿茶素及表儿茶素的合成。
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