光诱导光不敏感型茄子花青素合成调控机制

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茄子(Solanum melongena L.)是世界上重要的蔬菜作物,而早春低温弱光等自然环境常导致茄果着色不良,影响茄果的品质。花青素是高等植物中重要的次生代谢产物,决定了紫茄茄果的着色。许多研究表明光照是影响植物中花青素合成的重要环境因子。通过对现有的茄子资源进行遮光处理,筛选到了光不敏感型(花青素)紫茄材料。在qRT-PCR验证和对差异表达基因分析的基础上,筛选遮光前后和花青素合成的相关基因。深入探索光不敏感型茄子中花青素合成的调控机制,可为选育耐荫茄子优良品种奠定基础。第一,根据遮光处理后得到的结果将不同基因型的茄子种质资源分为光敏感型和光不敏感型2个类型,其中,光敏感型约占比92%。选择45号材料(光不敏感型)进行研究发现,遮光处理的茄果果皮中的花青素的含量约为同株系未遮光的茄果果皮花青素含量的83.1%,通过超高效液相色谱和质谱确定遮光环境和自然环境下,该材料中的花青素主要种类均为飞燕草素-3-芸香糖苷,遮光条件并未影响光不敏感型材料果皮中花青素的主要种类。第二,通过Illumina Hiseq平台完成了对12份样品的转录组测序,平均每份样品得到4.45G数据。以FDR≤0.001和|log2 Ratio|≧1为筛选条件,通过GO功能分析和pathway富集性分析发现,在开袋后表达活跃的通路包括光信号传导、类黄酮合成途径和花青素合成通路等。第三,对差异表达基因的分析发现,开袋后0 h到0.5 h时间段,标注为光敏色素SmPHYB和向光素SmPHOT1的转录水平表达水平显著下降,推测SmPHYB和SmPHOT1可能参与了遮光环境下花青素的合成。对转录因子的表达模式进行分析发现,SmMYB1和SmTT8在开袋后显著下调表达,我们推测在遮光条件下,SmMYB1和SmTT8激活了和花青素合成相关的结构基因的表达。多数花青素合成通路中的结构基因表达模式表明,在遮光条件下,光不敏感型材料中花青素合成通路中的结构基因在转录水平正常表达,开袋后转录水平先下调后上调的表达模式,表明该类基因的表达受光信号调控。
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