【摘 要】
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草莓(Fragaria ×ananassa)在世界范围内被广泛种植。其果实因特有的香气,鲜红的颜色,多汁的质地和甜味而广受赞誉,维生素含量丰富,营养价值极高,其用途也很广泛,可用于辅助
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草莓(Fragaria ×ananassa)在世界范围内被广泛种植。其果实因特有的香气,鲜红的颜色,多汁的质地和甜味而广受赞誉,维生素含量丰富,营养价值极高,其用途也很广泛,可用于辅助食材,也可人工制造草莓调味料和香料,广受人们喜爱。因而研究其相关生理及分子方面也更加具有实际意义。草莓属倍性多样,种类繁多,通过研究其线粒体基因组组成及进化相关信息有利于对其遗传育种和系统发育关系的掌握。线粒体是真核细胞中一种重要的细胞器,是研究物种起源、遗传多样性及系统发育学的有力工具。到目前为止,在NCBI数据库中已公布了近127余种植物线粒体基因组,其中多数为被子植物,但尚无草莓的线粒体全基因组序列的报道。本实验以栽培草毒‘红颊’(Fragaria ×ananassa‘Benihoppe’)为材料,通过第二代测序技术对其线粒体基因组进行了测序,再利用测序所得组装序列数据结合其他13种被子植物的线粒体基因组序列构建系统发育树,并对其中的几个线粒体基因进行了甲基化分析。本文研究的主要结果如下:1、通过第二代高通量测序技术对‘红颊’草莓线粒体基因组进行了测序、拼接和组装,最终获得63个scaffold,总大小为109,851 bp,GC含量为41.95%。通过基因注释找到13个蛋白编码基因,其中5个NADH-脱氢酶复合体亚基(nad1,nad2,nad4,nad5,nad5-D2),复合体II(sdh4)和细胞色素b基因(cob)各1个,细胞色素c氧化酶亚基(cox1,cox3)和ATP合成酶亚基(atp1,atp6)以及细胞色素c生物合成基因(ccmB,ccmC)各 2 个;7 个核糖体蛋白基因(rpl2,rpl16,rps4,rps7,rps12,rps14,rps19);2个转运RNA基因(tRNA);3个核糖体RNA基因(rRNA)和7个开放阅读框(Open reading frames,ORF)。经过对获取的组装序列组成成分分析,‘红颊’草莓线粒体的组装序列中含有大量的基因间隔区和重复序列。2、通过生物信息学相关软件对‘红颊’草莓的13个编码蛋白进行了理化性质分析、二级结构预测、磷酸化位点分析以及亚细胞定位。利用NCBI中已发表的13种植物线粒体基因组序列信息与‘红颊’草莓测序所得的组装序列进行SNP比较分析,基于获取的有效SNP构建系统进化树,并对其进化关系进行了初步分析:‘红颊’草莓与森林草莓亚种(F.vesca subsp.americana)、苹果(Malus ×domestica)及湖北海棠变种(Malus hupehensis var.mengshanensis)3种植物同为蔷薇科聚为一类,金丝小枣(Ziziphusjujuba)位于其分支附近,说明它们的亲缘关系较近;而拟南芥(Arabidopsis thaliana)、葡萄(Vitis vinifera)及葫芦科植物位于另一大的分支线上,表明它们与草莓的亲缘关系较远。3、通过RT-qPCR法分析了 5个基因(nad4,nad5,nad5-D2,cox1,atp6)在‘红颊’草莓中的表达量,选择表达量差异较大的3个基因(nad5,cox1,atp6)采用亚硫酸氢盐测序PCR(BSP)的方法对基因片段进行了甲基化分析。结果显示‘红颊’草莓线粒体基因片段中存在甲基化现象,且供试基因的甲基化水平与基因的表达量呈一定的负相关性。
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