葡萄早熟芽變及其親本果實(shí)發(fā)育轉(zhuǎn)錄組對(duì)比分析.pdf

1、葡萄（Vitis viniferaL.）是世界范圍內(nèi)栽培價(jià)值較高的一種果樹(shù)，人們對(duì)其變異性狀的研究非常多，主要集中在果實(shí)皮色、果實(shí)大小、植株大小、成熟期、花穗等方面。然而，對(duì)于葡萄芽變品種及其親本在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中的基因表達(dá)模式的差異，卻研究甚少。‘峰早’是‘巨峰’葡萄的早熟芽變品種，其成熟期比‘巨峰’早30 d左右，是研究葡萄果實(shí)成熟的有利基因型。本試驗(yàn)利用 RNA-Seq方法，建立了‘巨峰’和‘峰早’品種坐果至成熟時(shí)期果皮和果肉基因文

2、庫(kù)40個(gè)，以期了解‘峰早’和‘巨峰’葡萄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中基因表達(dá)模式的差異。主要結(jié)論如下：
　　(1)獲得‘巨峰’和‘峰早’果肉和果皮中表達(dá)的基因序列共447,300,854條。依據(jù)葡萄基因組12×V2.1注釋進(jìn)行基因預(yù)測(cè)，‘巨峰’和‘峰早’果肉和果皮中分別有23,178和22,982條基因表達(dá)。其中，果肉中共同表達(dá)基因20,944個(gè)，差異表達(dá)基因535個(gè)，果皮中共同表達(dá)基因20,804個(gè)，差異表達(dá)基因905個(gè)。
　　(2)差

3、異表達(dá)基因分析。通過(guò) DESeq2分析，‘巨峰’和‘峰早’果肉中的差異表達(dá)基因有tmv resistance protein n-like（VIT_200s0238g00060）以及superoxide dismutase（VIT_214s0030g00950），且表達(dá)水平均下調(diào)。果皮和果肉間差異顯著的有三個(gè)基因，VIT_213s0067g01100（disease resistance protein at3g14460-like），

4、tmv resistance protein n-like（VIT_200s0238g-00060）以及superoxide dismutase（VIT_214s0030g00950）。
　　(3)獨(dú)特（unique）表達(dá)基因GO分析。生物學(xué)過(guò)程（biological process）的viral reproduction在‘巨峰’和‘峰早’的果皮中表達(dá)水平有所不同，同樣是生物學(xué)過(guò)程的 locomotion在‘巨峰’和‘峰早’的果

5、肉及果皮中有著明顯差異。用GO數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)獨(dú)特表達(dá)基因（僅在‘巨峰’或者僅在‘峰早’中表達(dá)）進(jìn)行分類的結(jié)果表示，生物學(xué)過(guò)程的rhythmic process僅在‘峰早’的果皮中存在。分子功能的protein tag僅在‘峰早’的果皮中存在，metallochaperone也僅在‘巨峰’的果皮和‘峰早’的果肉中有。
　　(4)基因表達(dá)模式分析。為了更進(jìn)一步的了解‘峰早‘和‘巨峰’間表達(dá)基因的表達(dá)模式的轉(zhuǎn)錄差異，基于RPKM（Reads

6、Perkbofper Million reads）法，對(duì)結(jié)果用 K平均算法進(jìn)行聚類分析。K均值結(jié)果表示，‘巨峰’和‘峰早’無(wú)論果肉中還是果皮中，大多數(shù)基因表達(dá)水平無(wú)很大差異，Cluster10有著果肉中數(shù)量最多的基因（5519個(gè)）， Cluster12有著果皮中數(shù)量最多的基因（5745個(gè)）。果肉和果皮間表達(dá)模式的對(duì)比表明，有15個(gè)組在‘巨峰’和‘峰早’中都是同時(shí)存在的?！逶纭獾腃luster2的基因組別比較特殊，表達(dá)水平在開(kāi)始比較

7、高，并且隨著果實(shí)的發(fā)育，表達(dá)水平在不斷降低。然而，相同的基因在‘巨峰’中并沒(méi)有變化那么多。
　　(5)運(yùn)用熒光實(shí)時(shí)定量 PCR（qRT-PCR）確定‘巨峰’和‘峰早’的差異表達(dá)基因的表達(dá)水平。Tmv resistance protein n-like，disease resistance protein at3g14460-like和superoxide dismutase在‘巨峰’和‘峰早’的果肉及果皮中有明顯差異的表達(dá)水平。C

8、lass iv chitinase在‘巨峰’及‘峰早’的果肉中表達(dá)水平也有差異，‘峰早’果肉中class iv chitinase的表達(dá)水平比‘巨峰’中的要高。Pectinesterase qr和photosystem ii protein d2在‘巨峰’和‘峰早’的果皮中表達(dá)水平有明顯的不同。qRT-PCR結(jié)果說(shuō)明RNA-Seq分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　(6)推測(cè)‘峰早’中的 ROS水平高于‘巨峰’中 ROS水平。ROS的水平越高

9、，可以使 ROS產(chǎn)物保持在損傷程度以下，并刺激‘峰早’中成熟進(jìn)程提早開(kāi)始。用選擇的基因的表達(dá)驗(yàn)證轉(zhuǎn)錄組結(jié)果。
　　本試驗(yàn)找出‘峰早’不同于‘巨峰’的三個(gè)差異基因， superoxide dismutase，resistance protein n-like，disease resistance protein at3g14460-like，并推斷這些基因的改變是由于ROS水平的提高，而ROS水平的提高，則導(dǎo)致‘峰早’葡萄的提前成熟