花椒起源于我国,是具有重要经济价值和药用价值的经济林木。它是芸香科,花椒属落叶小乔木。广泛分布于我国四川、甘肃、陕西、江苏等地。花椒全身是宝,其果实、叶片和茎秆被广泛应用作香料及油料。花椒果实辛麻芳香,在食品和烹饪中被用作调味品。其茎杆和树皮是中药,具有止咳化痰、消食等功效。叶片芳香,在粮食保存中被用于驱除害虫。汉源花椒是花椒的一种,被誉为“川椒之王”,由于其色泽和品质上呈,在古代被用作贡品。汉源花椒的种植和加工在汉源被作为重要经济支柱。因此,研究花椒在籽粒发育过程中的转录组分析和关键基因的鉴定,对于花椒籽粒重要经济物质的积累具有重要的理论意义和实践价值。本文以汉源青花椒为研究对象,对其在籽粒授粉后5天、10天和15天关键膨大期进行了生长测量、转录组分析和关键表达差异基因验证。获得了一下实验结果:1、籽粒发育前期的生长快于后期。对籽粒授粉后3个时期的籽粒生长指标进行测量表明花椒籽粒授粉后5天到10天生长快于授粉后10天到15天。2、获得了较高质量的转录组测序数据。汉源青花椒籽粒授粉后5天、10天和15天9个样本提取mRNA,用于转录组分析。经测序、序列拼接、序列比对、结果注释、不同授粉阶段表达分析,平均测得每个样本测得47831201条序列;平均测得每个样本的碱基数目为7094430816bp,每个测序长度平均为148bp。测序的准确率为97.4%,测得的序列平均GC%含量为44.99%。这些结果表明转录组测序的质量较高,可用于后续的进一步分析。3、获得了较高质量的转录组拼接分析数据。因花椒基因组未公布,因此通过转录组测得的序列进行从头组装形成重叠群和单一序列。经过Trinity软件分析,总共分析获得了383489条转录本,获得的Unigene基因数目为188038个。这些转录本的平均长度为约900bp,Unigene基因平均长度为653bp。144831个转录本和94540单基因测序长度介于201-400bp,分别占总转录本的37.76%和Unigene基因的50.28%;71493个转录本和38001个Unigene基因拼接长度介于401-600bp,分别占总转录本的18.64%和和Unigene基因的21.21%;38259个转录本和17998个Unigene基因的拼接长度介于601-800bp,分别占总转录本的9.98%和Unigene基因数的9.57%。而其它长度的转录本和拼接的单基因分别占比为33.72%和18.94%。4、GO富集分析表明,在基因功和蛋白功能上,这些基因被归于生物过程、细胞组成和分子功能。其中生物过程功能富集分析发现富集基因最多的类别为细胞过程,共富集41836个基因;在细胞组成功能富集分析发现最多功能类别为参与细胞的代谢过程,共富集36655个基因;在分子功能富集分析发现富集基因类别最多的类别为具有分子结合功能,共富集到36052个基因。这些结果表明花椒籽粒的发育过程比较复杂,参与的基因较多。5、蛋白直系同源簇分析表明这些基因具有功能的多样性,共有25个功能类别。其中最多是具有复制、重组和修复的蛋白,达到了3311个;其次是一般功能蛋白预测,达到了2704个;第三多是参与细胞信号转导机制的蛋白,达到了2557个。这些分析表明花椒中具有明确功能的蛋白相对较少,体现了花椒的独特性。6、KEGG代谢通路分析表明在授粉后5天、10天和15天的籽粒中,主要表达的基因参与20个信号通路。其中在Unigene的分析中发现参与碳水化物代谢和细胞的信号转导通路的基因相对较多。7、分析了花椒籽粒不同授粉阶段的差异表达基因。其中花椒授粉后5天和授粉后10天相比,有2002个基因存在极显著差异。授粉后10天和15天有174个基因存在极显著差异。授粉后5天和15天相比,有3751个差异基因。这些差异基因分布在不同的生物学过程中,分别具有不同的功能。8、关键差异基因的Real-time荧光定量分析表明,关键差异基因与转录数据基本一致。总之,对花椒籽粒3个时期生长指标进行了测量,授粉后5天、10天和15天的转录组进行了分析和关键差异基因进行了Real-time荧光定量验证,这些结果表明花椒的籽粒发育过程比较复杂,并且具有独特性。在不同发育阶段,存在4357个差异基因。这些结果为进一步研究花椒籽粒独特的辛香麻等物质积累的过程奠定了基础。