紫枝玫瑰花色變異的轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、玫瑰(Rosa rugosa Thunb.)是世界傳統(tǒng)名花，擁有悠久的栽培歷史，既是園林綠化和水土保持的優(yōu)良植物材料，也廣泛應(yīng)用于香料、食品和化妝品行業(yè)?；ㄉ怯^賞性植物的一個(gè)重要特性，玫瑰以其花香著稱(chēng)，但缺少像月季一樣多變的花型和豐富的花色，紫枝玫瑰花紅色且多季開(kāi)花，目前在生產(chǎn)上大量應(yīng)用，更有價(jià)值的是，紫枝玫瑰在花色上存在粉色和白色兩種突變，是玫瑰花色研究的理想試驗(yàn)材料。本文以紅花紫枝玫瑰及其花色變異品種粉花紫枝玫瑰和白花紫枝玫瑰為試

2、材，采用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析了其不同發(fā)育時(shí)期花瓣中花色素成分的種類(lèi)及含量差異，并利用高通量測(cè)序技術(shù)，對(duì)其盛開(kāi)期花瓣進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合3種花色紫枝玫瑰基因表達(dá)譜的差異，篩選了與紫枝玫瑰花色變異相關(guān)的基因，并采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR(Real-time PCR)技術(shù)驗(yàn)證了相關(guān)基因的表達(dá)特性，旨在初步揭示玫瑰花色形成的分子機(jī)理，為玫瑰花色改良及新品種培育奠定基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:
　　1、采用HPLC-ESI-MSn

3、技術(shù)，測(cè)定分析了3個(gè)紫枝玫瑰品種不同發(fā)育時(shí)期花瓣中的花色素組分及含量，結(jié)果表明:在紅花紫枝和粉花紫枝中檢測(cè)出3種花青苷，白花紫枝中僅檢測(cè)到2種花青苷，其中矢車(chē)菊素菅是3種紫枝玫瑰共有的，芍藥苷是紅花紫枝和粉花紫枝共有的。在3個(gè)紫枝玫瑰品種中共檢測(cè)到7種黃酮類(lèi)化合物，主要是山奈酚類(lèi)衍生物和槲皮素類(lèi)衍生物，其中山奈酚-3-槐糖苷是3個(gè)紫枝玫瑰中共有且含量最高的黃酮類(lèi)化合物，槲皮素-3-槐糖苷是3個(gè)紫枝玫瑰中共有且含量最高的槲皮素類(lèi)衍生物。<

4、br>　　2、在Illumina HiSeqTM2000的測(cè)序平臺(tái)下，對(duì)3個(gè)紫枝玫瑰品種盛開(kāi)期花瓣的混合樣品進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。共得到103，364，222個(gè)reads，經(jīng)過(guò)濾拼接組裝后得到滿足條件的51，332條All-unigene，其中長(zhǎng)度大于1000bp的Unigenes有12，098條，占Unigene總數(shù)的23.57％。將獲得的51，332個(gè)All-Unigene和已知的權(quán)威數(shù)據(jù)庫(kù)NR、NT、Swiss-Prot、KEGG、C

5、OG和GO進(jìn)行相似性序列比對(duì)(Evalue＜1.0e-5)，顯示共有40，018(77.96％)個(gè)All-Unigene得到了功能注釋?zhuān)渲?6，089個(gè)(70.32％) All-Unigene被注釋到NR數(shù)據(jù)庫(kù);12，592個(gè)(24.53％) All-Unigene分25個(gè)類(lèi)別被注釋到COG;按照分子功能、細(xì)胞組分及參與的生物過(guò)程對(duì)25，975個(gè)(50.6％) All-Unigene基因進(jìn)行了GO分類(lèi);共
　　有20，054個(gè)(

6、39.07％) All-Unigene被注釋到128條KEGG pathways中，這其中與花色合成相關(guān)的代謝途徑中包含有316條(1.58％)被注釋到苯丙氨酸合成途徑，191條（0.95％)被注釋到類(lèi)黃酮合成途徑，15條（0.07％)被注釋到花青苷合成途徑。
　　3、依照篩選標(biāo)準(zhǔn)evalue＜0.00001，按上述NR、Swiss-Prot、KEGG和COG權(quán)威蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)先級(jí)順序，將All-Unigene與上述蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行

7、blastx比對(duì)，發(fā)現(xiàn)共有36，032個(gè)Unigene可被比對(duì)到CDS中，其中1000bp以上的序列有6136條，占17％。
　　4、基因表達(dá)譜差異分析發(fā)現(xiàn)，白花紫枝與粉花紫枝有431個(gè)All-Unigene存在差異（FDR＜0.001且|log2Ratio|≥1），紅花紫枝與粉花紫枝有1319個(gè)All-Unigene存在差異，紅花紫枝與白花紫枝共有1324個(gè)All-Unigene存在差異。
　　5、基于構(gòu)建的紫枝玫瑰花瓣轉(zhuǎn)

8、錄組數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合基因表達(dá)譜分析，用DEGs法篩選出了5個(gè)與玫瑰花色形成相關(guān)的關(guān)鍵酶基因，涉及到編碼苯丙氨酸代謝途徑、類(lèi)黃酮合成途徑和花青苷合成途徑，分別是Unigene23269（編碼4-香豆酰-輔酶A連接酶，Rr4CL），CL4955（編碼查耳酮合酶，RrCHS），Unigene6173（編碼查耳酮-二氫黃酮異構(gòu)酶，RrCHI），Unigene1729（編碼二氫黃酮醇還原酶，RrDFR），CL1274(編碼尿苷二磷酸-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶基

9、因，RrUGT).
　　6、采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)，研究所篩選出的5個(gè)與玫瑰花色形成有關(guān)的基因在不同花發(fā)育時(shí)期的表達(dá)模式，并結(jié)合HPLC檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，結(jié)果表明:花蕾期，Rr4CL基因在粉花紫枝中的表達(dá)量相對(duì)高于其它兩個(gè)品種，而粉花紫枝花蕾期山奈酚衍生物的含量高于其它兩個(gè)品種，推測(cè)其與玫瑰的粉色花形成有關(guān);RrDFR基因在3個(gè)玫瑰品種不同花發(fā)育時(shí)期的表達(dá)具有明顯的特異性。花蕾期，RrDFR基因在粉花紫枝和紅花紫枝中的表達(dá)

10、水平均很高，而在白花紫枝中的表達(dá)水平僅為紅花紫枝的2.01％;半開(kāi)期，RrDFR基因在三個(gè)玫瑰品種中的表達(dá)水平迅速降低，在紅花紫枝中，該基因的表達(dá)水平僅為花蕾期的0.18％，在粉花紫枝中，該基因的表達(dá)水平只有花蕾期的41.85％;盛開(kāi)期，RrDFR基因在紅花紫枝中的表達(dá)水平僅為花蕾期的0.46％，在粉花紫枝中的表達(dá)水平為花蕾期的3.64％;衰老期，RrDFR基因在紅花紫枝中的表達(dá)水平僅為花蕾期的0.15％，在粉花紫枝中的表達(dá)水平為花蕾期