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萝卜(RaphanussativusL.)是我国重要的经济根菜类蔬菜,具有较高的食用价值,营养价值和药用价值。肉质根是萝卜的贮藏器官和食用部位,富含大量的营养物质。木质素是植物体内重要的次生代谢物质,作为一种膳食纤维,广泛存在于谷类、水果和蔬菜中,促进食物的消化吸收及发挥药用价值,例如抗肿瘤、抗氧化剂、降低心脏疾病和血压水平等。植物体内木质素适当的积累促进植物的生长发育,但过多的木质素会导致木质化程度增高,影响萝卜等蔬菜作物的营养价值、品质和风味。因此,研究木质素生物合成机制,调控木质素积累,对作物的遗传改良具有十分重要的意义。近年来,在许多重要植物中已鉴定到参与木质素生物合成的关键基因,但关于萝卜木质素生物合成相关基因的鉴定却尚未有报道,极大地限制了萝卜中木质素含量的遗传改良。鉴于此,本研究比较了萝卜肉质根膨大发育不同时期,不同基因型萝卜肉质根和叶片中木质素积累的情况;利用二代测序技术(RNA-seq)进行萝卜肉质根转录组,基于转录组序列鉴定到参与木质素生物合成的关键基因,进而分析了木质素生物合成相关基因在肉质根膨大4个时期(破肚前期、破肚期、膨大期和成熟期)的表达特征,以期为探究木质素生物合成的分子机制、高效进行其含量性状遗传改良提供理论基础。主要研究结果如下:1.以萝卜高代自交系’NAU-YHUA’、’NAU-XBC,、’NAU-ZQH’ 和’NAU-DY’为试验材料,测定肉质根膨大4个时期中肉质根和叶片中木质素含量变化范围。结果表明,随萝卜生长发育,叶片中木质素不断积累,在成熟期含量最高。其中,’NAU-YHUA’叶片中木质素含量变化范围为5.20%-12.28%,’NAU-XBC’为7.82%-15.16%,’NAU-ZQH’为 7.86%-14.75%,’NAU-DY’为 7.36%-14.75%。与萝卜叶片中木质素积累不同,萝卜肉质根中木质素含量在4个时期变化不同。’NAU-XBC’肉质根中木质素不断积累,变化范围为6.73%-14.30%;而’NAU-YHUA’、’NAU-ZQH’和’NAU-DY’在膨大期肉质根中木质素含量出现相对下降趋势,’NAU-YHUA’木质素含量变化范围在 6.76%-14.46%,’NAU-ZQH’ 为 8.98%-15.37%和 ’NAU-DY’ 为8.19%-15.24%。2.利用IlluminaHiSeq 2500测序平台进行萝卜肉质根转录组测序,共获得37.94M clean reads,拼接组装得到71148条unigenes,平均长度为966 nt。其中,60467条unigenes(占总数 84.99%)注释到 NR(71.14%)、GO(68.63%)、COG(25.22%)、KEGG(41.11%)和NT(83.21%)等公共数据库。结果表明,注释到GO的Unigene主要分布在细胞和细胞组分中,参与细胞过程、生理代谢、结合过程等。根据KEGG pathway分析,160条unigenes注释到参与木质素生物合成相关酶。其中,66条unigenes参与木质素单体生物合成和94条与过氧化物酶相关。鉴定到的相关酶分别为,PAL(K10775,EC:4.3.1.24)、C4H(K00487,EC:1.14.1311)、4CL(K01904,EC:6.2.1.12)、C3H(K09754,EC:1.14.13.36)、F5H(K09755,EC:1.14.-.-)、HCT(K13065,EC:2.3.1.133)、COMT(K13066,EC:2.1.1.68)、CCoAOMT(K00588,EC:2.1.1.68)、CCR(K00083,EC:1.2.1.44)、CAD(K00430,EC:1.1.1.195)和 POD(K00430,EC:1.11.1.7)。获得 Unigene序列作为萝卜木质素合成关键基因分离的参考序列。3.参考萝卜转录组序列、基因组序列及NCBI数据库,利用同源克隆方法,分离出参与木质素生物合成相关的8个基因。其中,获得RsPAL2的DNA全长,RsC3H的 cDNA 全长,RsC4H、RsHCT、RsCCoAOMT1、RsCOMT、RsF5H和 RsCCR2 的 DNA和cDNA全长,并对相关基因序列进行了生物信息学分析。分别利用RT-PCR和RT-qPCR技术,研究分析了 10个木质素合成相关基因在萝卜’NAU-YHUA’的不同发育时期的表达特性。结果发现,萝卜叶片中,Rs4CL5和RsF5H的表达量随萝卜的发育而不断增加,并与萝卜叶片木质素含量变化一致,呈现正相关;在肉质根膨大期,所有这些基因在肉质根中的表达水平都有所下降,且Rs4C5L5、RsCCoAOMT1和RsCOMT的表达与肉质根中木质素积累一致。由此推测,Rs4CL5和RsF5H在萝卜叶片的木质素生物合成中发挥主要的作用,而萝卜肉质根中,Rs4CL5、RsCCoAOMT1和RsCOMT发挥重要作用。本研究鉴定到参与木质素合成的相关基因,并分析基因表达特性,为进一步探究萝卜中木质素积累的分子机制提供了理论基础。