本文關(guān)鍵詞：枸杞果實發(fā)育期糖分及其糖代謝相關(guān)基因表達分析

  更多相關(guān)文章： 枸杞 果實發(fā)育 糖代謝 轉(zhuǎn)錄組測序 克隆基因

【摘要】：枸杞(Lycium L.)為茄科枸杞屬植物,是我國重要的“藥食同源”型植物資源,具有很強的抗逆性,是改良鹽堿地的先鋒樹種。我國枸杞資源豐富,但在諸多枸杞資源中,唯有‘寧夏枸杞’(Lycium barbarum L.)在栽培生理、遺傳育種和深加工產(chǎn)品開發(fā)方面研究較多,對其藥用和食用價值認(rèn)識較深,也是中國藥典收載的唯一藥用枸杞植物。枸杞果實中含有豐富的糖類物質(zhì),果實中糖的組分與含量不僅決定著果實品質(zhì)形成的基礎(chǔ)原料供應(yīng),還影響著許多次生代謝及活性物質(zhì)底物的合成。目前對枸杞糖分積累及其分子調(diào)控機理尚不清楚。本研究以8份不同基因型枸杞種質(zhì)為試材,通過對不同發(fā)育時期的枸杞果實形態(tài)變化、糖分含量、轉(zhuǎn)錄組測序、同源基因克隆與表達分析,比較不同基因型枸杞果實糖積累規(guī)律,分析果實發(fā)育過程中與糖代謝相關(guān)的差異表達基因變化,篩選出參與枸杞果糖代謝關(guān)鍵基因,并對3個關(guān)鍵基因進行克隆及表達分析,其研究為闡明枸杞品質(zhì)形成的分子調(diào)控機理提供理論依據(jù)。結(jié)論如下：(1)根據(jù)枸杞單果質(zhì)量和果實縱橫徑大小變化,枸杞果實劃分為兩類生長型：一類為兩個快速生長階段(即雙“S”),即前期生長階段和后期生長階段,寧夏枸杞屬于這類；另一類為一個快速生長階段(即單“S”),‘黑果’屬于這類。寧夏枸杞、‘北方’、‘云南’和‘寧夏黃果’在果實發(fā)育前期以縱向伸長為主,隨后以橫向加粗為主；‘中國’在整個發(fā)育時期以橫向加粗為主；‘黑果’以縱向伸長與橫向加粗等同進行生長。(2)利用國標(biāo)和氣相色譜(GC)法進行成熟期枸杞果實糖檢測,檢測出糖分有總糖、枸杞多糖、果糖、葡萄糖、蔗糖、赤蘚糖、阿拉伯糖、鼠李糖、巖藻糖、半乳糖、木糖和山梨糖,其中含量高于1 mg/g FW糖分有總糖、枸杞多糖、果糖、葡萄糖、蔗糖；不同基因型間糖組分與含量差異較大,其中,寧夏枸杞檢測到糖種類多、含量較高,‘黑果’糖種類較少、含量較低。根據(jù)糖組分與含量的變化,枸杞果實糖分積累型可以劃為兩類,一類是以寧夏枸杞為代表的己糖型,成熟期以果糖和葡萄糖為主；一類是以黑果枸杞為代表的果糖型,成熟期以果糖為主。(3)利用Illumina Hiseq2500測序平臺,對枸杞果實發(fā)育的青果期、初熟期和成熟期3個時期的果實進行轉(zhuǎn)錄組測序,共獲得到50.90Gb Clean Data,組裝得到126,332條transcripts和87,698條unigenes,平均長度為947bp和797bp。通過BLAST進行核酸和蛋白質(zhì)功能注釋,有38,978unigenes注釋到NR蛋白數(shù)據(jù)庫；有38,891unigenes注釋到Trembl數(shù)據(jù)庫；有31,761unigenes注釋到GO數(shù)據(jù)庫；有6,120unigenes注釋到KO數(shù)據(jù)庫；有31,761條unigenes歸類到GO數(shù)據(jù)庫的58個功能組中；有6120條unigenes注釋到275個KEGG中。(4)通過對三個發(fā)育時期差異表達基因比較,在T14-VS-T30中,差異表達基因有10,369個,其中,上調(diào)為4,733個基因,下調(diào)為5,636個基因；在T14-VS-T35中,差異表達基因有11,644個,其中,上調(diào)為5,795個基因,下調(diào)為5,849個基因；在T30-VS-T35中,差異表達基因有7,272個,其中,上調(diào)基因為3,939個基因,下調(diào)基因為3,333個基因。在差異表達基因顯著富集的55個pathways中,篩選出33個差異表達基因,參與4個與糖代謝相關(guān)的pathways;初步篩選出LbAl、 LbSS、 LbXl、 LbPFK和LbSPS等5個基因是調(diào)控枸杞果糖代謝的關(guān)鍵基因。(5)利用同源克隆法,克隆出枸杞LbAl、 LbSS和LbSPS的全部cDNA序列,其長度分別為2190 bp、2741 bp和3198bp,GenBank登錄號分別為KM191309、KM191310和KM191308,3基因蛋白質(zhì)序列與馬鈴薯和番茄的同源性很高。枸杞LbAl、 LbSS和LbSPS在枸杞果實發(fā)育過程中均有表達,但差異較大;LbAI和LbSPS在花中的表達量較高,在根中的表達量較低；而LbSS在根中的表達量較高,在葉中的表達量較低；3基因表達量隨著果實顏色從紅—黃—黑的變化逐漸減少,黑果枸杞中最低；NaCl處理后可降低3基因在果實中表達,且隨著脅迫加重表達量不斷降低。經(jīng)相關(guān)性分析,枸杞果實LbAl表達量與果糖含量達到極顯著相關(guān),進一步證明LbAl 在枸杞果糖積累過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S567.19;Q943.2
，

本文編號：1286604