百里香不同器官组织及花期挥发物质成分及相关基因挖掘

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yiyong6698
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
香气作为观赏植物重要的优良特性受到研究者的广泛关注。近年来,对于百里香(Thymus mongolicus)挥发性香气成分的定性和定量研究已有一定积累,但在相关的香气基因调控方面的研究还处于起步阶段。从代谢角度和转录水平为百里香组织特异性候选基因和不同花期花香特异性候选基因的筛选和挖掘、揭示百里香香气挥发性物质成分的释放部位和香气成分以及关键基因的表达,提供具有参考意义的分子生物信息,对百里香的良种培育和园林应用具有较为重要的研究价值。本研究采用顶空固相微萃取气质联用技术(HS-SPME-GC-MS)对百里香花、叶和茎等三个不同组织及花蕾期、盛花期和衰败期3个不同花发育时期花瓣挥发性香气物质的成分分析及含量测定。通过转录组测序和生物信息学分析手段构建了百里香不同组织和不同花期的表达谱数据库,结合功能注释及通路富集分析筛选与百里香香气关联的差异表达基因,进一步探究花、叶和茎这三个组织中以及花蕾期、盛开期和衰败期三个发育时期花中的差异基因的表达特征及特性。本试验主要研究结果如下:(1)百里香不同组织挥发性物质谱分析结果表明,从百里香处于盛花期的花、叶和茎中共计检测出79种挥发性物质,主要包括萜烯类物质43种、醇类物质14种、酮类物质7种、酯类物质5种、醛类物质2种、烷烃类物质8种。花、叶和茎中分别检测出51、57和49种挥发性物质。叶中挥发性物质含量最高,花中次之,茎中最少,依次为2463.40±41.15μg·g-1、1784.10±25.45μg·g-1和816.06±16.46μg·g-1。三个组织中共有的挥发性物质有27种;差异性物质在花、叶和茎中的数量分别有11、12和5种。花、叶、茎中挥发性物质在含量和种类上均具有组织特异性,其中花和茎主要挥发性物质为萜烯类;叶中主要物质以醇类为主,萜烯类次之。(2)百里香不同花期挥发性物质谱分析结果表明,从花蕾期、盛开期和衰败期三个发育时期的百里香花中共计检测出76种挥发性物质,主要包括烯萜类物质42种、醇类物质14种、酮类物质9种、酯类物质3种、烷烃类物质8种。花蕾期,开花期、衰败期中分别检测出49、51和57种挥发性物质。三个花期共有挥发性物质有30种,差异性挥发性物质在花蕾期、盛花期和衰老期的数量分别为9、7和9种。不同时期百里香的花香挥发性物质成分的总含量存在明显差异,表现出随花期的变化呈先升高后降低的趋势,花蕾期、盛花期和衰败期含量依次为846.95±10.93μg·g-1、1783.77±25.64μg·g-1、740.68±9.47μg·g-1。(3)利用高通量测序平台Novaseq构建了百里香花(FS)、叶(L)、茎(S)三个组织的转录组文库。测序共获得了659596392个clean Reads,经Trinity软件将所有短序列拼接组装后,得到88763条Unigene,与GO、KEGG、Pfam、Swiss-Prot、egg NOG和NCBI NR等数据库进行比对得到100%的功能注释率。对差异表达基因分析发现,花与叶对比分析得到14163个差异表达基因。其中上调基因8260个,下调基因5903个;花与茎对比分析得到17038个差异基因,有9756个上调基因和7282个下调基因;叶与茎对比分析得到4388个差异表达基因,有2436个上调基因和1952个下调基因。对差异表达基因进行功能注释。在百里香组织中GO数据库包括分子功能、细胞组分和生物过程等三种功能,其中注释得到的51308个Unigene获得7116条GO功能注释。KEGG数据库进行富集分析,共有12587条Unigene注释到139条KEGG通路中。与香气调控相关性较大的通路是萜类骨架生物合成(Terpenoid backbone biosynthesis)、单萜生物合成(Monoterpenoid biosynthesis)、倍半萜类和三萜类生物合成(Sesquiterpenoid and triterpenoid biosynthesis)等。进一步筛选与香气成分中的萜烯类化合物合成途径相关的差异基因,对筛选出的TPS2、TPS1、GDS、AFS1、LIS、KSL2、CPS2、ALDH、HMGR、DXR、CHLP、ISPG、GGPPS1、HMGS、HMGR2、HMGR1、At5g58770、FPS1等基因进行组织差异性表达分析,根据基因表达结果推测百里香组织挥发性香气物质的合成与释放可能与香气合成调控基因在不同组织中的表达量有关。(4)利用高通量测序平台Novaseq构建了花蕾期(BP)、盛开期(FP)、衰败期(SP)三个时期的转录组文库。花蕾期和盛开期的差异比较分析得到11761个差异表达基因,其中上调基因5676个,下调基因6085个;花蕾期与衰败期分析比较得到15546个基因,包括8004个上调基因和7542个下调基因;盛花期与衰败期对比分析得到952个基因,其中有582个上调基因和424个下调基因。在百里香不同花期的转录组测序结果中,筛选出与花香有关的特征基因,通过差异表达分析发现TPS1、CPS2、TPS4、CDS、AFS1、CHLP、DXR和PMK基因在整个花发育过程中的表达量呈现先升高后降低的趋势,各香气基因在不同开花时期中的表达具有显著差异。
其他文献
<正>11月11日,财政部召开会议正式聘请来自中国社会科学院、清华大学、北京大学、中国人民大学、中国政法大学等科研机构、高等院校的14位法学专家作为财政部的法律顾问,标志着财政部法律顾问制度正式启航,法治财政建设迈上了新台阶。财政部部长助理许宏才出席会议,代表部党组为法律顾问颁发聘书。他指出,建立法律顾问制度,是贯彻落实党的十八届三中、四中、五中、六中全
期刊
为明确干旱胁迫接种AM真菌对燕麦土壤-植株氮、磷相关指标和产量的影响,揭示影响燕麦籽粒产量和植株氮、磷相关指标的主要土壤因素,探求评价干旱胁迫接种AM真菌燕麦土壤氮、磷相关指标和植株氮、磷相关指标发生变化的代表性指标开展了本研究。试验以燕麦“坝莜18号”为材料,在2020-2021年进行盆栽控水,设置4个处理:75%NAM(75%相对含水量,不接种AM真菌),75%AM(75%相对含水量,接种AM
学位
硅基计算机发展至今,面对摩尔定律的逼近和海量信息处理需求稍显乏力,因此研究者从未停止探索其他新型计算方式。DNA计算是一门融合信息科学、生物技术、数学与自动化等多个领域的交叉学科,具备信息容量大、并行性高和保留生物活性等特点,相关研究涉及分子计算、信息存储、大数据分析、精准医疗等前沿方向。以DNA tile、DNA折纸为代表的自组装纳米技术为DNA计算提供了可编程分子平台。然而尺寸受限的DNA折纸
学位
许多证据显示,近年来城市化的迅速发展,城市密度与生活节奏的显著提升,加剧了人们患有广泛性精神焦虑、心境障碍等各类心理健康问题的风险[1]。国内外研究表明,心理健康问题的年轻化趋势日益明显,大学生群体的心理健康状况遭受严峻挑战。环境心理学的研究指出,当人们置身于自然绿色空间时,压力反应能得到有效缓解、消极情绪也会显著降低,身心健康状况也会明显改善[2,3]。在公共健康大背景之下,校园环境的恢复性效益
学位
干旱是限制我国小麦生产主要的环境因素之一,筛选抗旱小麦品种,挖掘小麦抗旱相关基因位点对我国小麦生产具有重要意义。本研究以来源于不同地区的362份小麦品种组成的自然群体为试验材料,分别于2020年(E1)和2021年(E2)在苗期干旱(PEG-6000)胁迫下,测定小麦苗高、根长、根条数、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重、地下部干重、根冠比、植株总鲜重以及植株总干重的表型值,并计算其抗旱系数。然后
学位
硒具有抗衰老、预防癌症、增强人体免疫力等重要功能,是谷胱甘肽过氧化物酶和硫氧还蛋白还原酶等的重要组成部分,对人和动物至关重要。缺硒会引发一系列疾病,危害人体健康,人类补硒的主要来源是食物,可以通过生物强化提高食物中的硒含量满足人类对硒的需求。苦荞作为山西省的特色杂粮之一,富含丰富的营养物质,研究富硒苦荞生产具有重要意义。由于硒硫理化性质相似,在农作物体内具有相同的吸收同化途径,硒的安全剂量和中毒剂
学位
谷子(Setaria italica)是我国重要的粮食作物,其籽粒的直链淀粉和氨基酸含量是决定谷子品质的重要组成部分。本研究采用近红外光谱法测定355份谷子自然群体材料的直链淀粉和氨基酸含量,结合谷子群体材料重测序基因型数据进行全基因组关联分析(GWAS)和单倍型分析,并筛选其候选基因。鉴定其中的谷子葡萄糖焦磷酸化酶AGPase基因家族成员并进行生物信息学特征分析。主要研究结果如下:(1)355份
学位
人口老龄化发展和我国养老模式决定社区环境适老宜居建设的必要性。上肢功能在老人的日常生活活动中发挥着重要作用,各类精细操作活均涉及到上肢的运动。目前与老人上肢相关研究应用主要集中在人体工程学的人体尺度,少有关注到老人上肢活动需求和障碍。在以上背景下,本研究关注到上肢活动中普遍存在的够物需求,借助康复医学中的运动控制研究,帮助更加全面地分析上肢够物过程,挖掘老人衰老对其够物的潜在影响。并聚焦到老人社区
学位
基因组选择(Genomic selection,GS)是一种新兴育种技术,主要通过利用全基因组标记来预测未知表型。目前GS领域主要的方法是混合线性模型和先验假设的贝叶斯模型,可通过这些模型选择具有高表型值的个体作为候选育种群体。但由于受训练群体规模大小限制、高通量测序数据集的高维性、基因型与环境的互作性质以及分子标记间复杂的互作模式的影响,GS在动植物高效率育种过程中仍具有挑战性。本研究旨在优化基
学位
水是生命之源、生产之要、生态之基,然而在我国迅速的城市化进程中,城水关系恶化导致了系列水环境问题,如水资源短缺、洪涝灾害、水体污染等。在生态文明时代与自然资源部成立的背景下,重塑城水良好关系、实现城水共生成为空间规划的新发展要求。研究在梳理城水关系、治水理念与规划实践、水系结构指标等相关文献时发现,城市水系与建成环境呈现相互干预与反馈的关联状态,水环境保护理念与传统滨水城市规划理念的整合发展模式已
学位