纸皮核桃内果皮硬化期差异表达基因筛选及功能预测

【目的】综合分析纸皮核桃内果皮硬化期转录本表达情况,获得3个代表样本间差异表达基因,为系统研究纸皮核桃内果皮木质化的分子机理打下基础。【方法】采用转录组测序技术对其内果皮硬化期3个样品测序,利用生物信息学方法和软件筛选样本间的差异表达基因并进行生物学功能预测。【结果】通过Trinity软件拼接得到76 814条Unigene,筛选出了609个差异表达基因,利用Gene Ontology和KEGG数据库对差异表达基因注释,发现差异表达基因显著富集在植物激素信号转导、苯丙烷类生物合成、苯丙氨酸代谢、ABC转运子合成、泛醌和其他萜类醌生物合成等途径中。【结论】筛出了纸皮核桃内果皮硬化期差异表达基因显著富集的主要代谢途径,为今后系统研究纸皮核桃内果皮木质化的分子机理打下了良好基础。     

核桃内果皮硬化期生长素动态变化及差异表达基因分析

为研究核桃内果皮硬化主要涉及的生物过程及生长素在硬化过程中的作用,以‘新露’核桃为研究试材,形态学观察及木质素沉积分析表明,内果皮硬化与其表面维管束分布具有密切关系,靠近维管组织附近的内果皮硬化先于远离维管的区域。IAA含量在内果皮硬化过程中呈V字形变化;IAA在5个时期平均含量最高(16.467 ng·g^-1),约为IBA、ICA和ME-IAA总和的6.8倍。木质素合成中间代谢物分析显示,木质素单体对香豆醇在内果皮硬化区的含量是未硬化区的16倍,芥子醇在内果皮硬化区的含量极高,但在未硬化区未检测到存在,且随着硬化进程这两种物质在内果皮硬化区的含量总体呈上升趋势。转录组与蛋白组关联分析获得了内果皮硬化相关的差异表达基因369条,在转录水平和蛋白质水平同时存在差异的基因关联结果较好,相关系数最低为0.48124;但差异表达基因整体关联结果较差,相关系数最高为0.22112。利用Metascape构建了差异表达基因显著富集的前20个生物学功能之间的关系网络,发现内果皮硬化主要涉及苯丙烷类代谢、氧胁迫响应、细胞壁组织与生物合成和氨基糖与核酸糖代谢4个生物过程。荧光定量结果表明,AUX/IAA基因JrIAA9、JrIAA16和JrIAA27的表达量变化趋势与IAA含量的基本一致。由此推测生长素IAA在内果皮硬化过程中发挥着重要调控作用,这对后续开展露仁发生机理研究具有重要参考意义。