基于转录组的毛花猕猴桃‘赣猕6号’果实发育期间AsA代谢特征研究

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毛花猕猴桃(Actinidia eriantha)是我国特有的种质资源,果实中抗坏血酸(As A)含量极高,是研究植物中As A代谢与调控的宝贵材料。目前,关于植物中As A生物合成的途径已有一定的了解,但对于As A代谢及调控机理尚不明确。本研究以毛花猕猴桃‘赣猕6号’生长发育期果实为试验材料,采用高效液相色谱法(HPLC)和紫外分光光度法分别对其果实中的As A含量、脱氢抗坏血酸(DHA)以及As A代谢相关酶活性进行了测定与分析,并对盛花后95 d(DAF95)、盛花后110 d(DAF110)、盛花后125 d(DAF125)三个时期果实样品进行了转录组测序研究,通过实时荧光定量PCR(RT-q PCR)对其果实As A代谢相关候选基因的相对表达量进行了检测分析,同时验证了转录组测序结果,以期挖掘毛花猕猴桃As A代谢途径中的关键候选基因,揭示其代谢特征。主要研究结果如下:(1)通过对毛花猕猴桃‘赣猕6号’果实生长发育过程中As A含量的动态监测,结果表明As A含量在DAF110时达到了最大值。果实中的L-半乳糖脱氢酶(Gal DH)、L-半乳糖-1,4-内酯脱氢酶(Gal LDH)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)与脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性变化趋势与As A含量的变化存在显著的正相关性,推测Gal DH、Gal LDH是As A生物合成中的关键酶,而MDHAR与DHAR是As A再生循环中的关键酶。此外,参与As A合成的酶(D-半乳糖醛酸还原酶-Gal UR)活性与As A代谢的酶(抗坏血酸氧化酶-AAO、抗坏血酸过氧化物酶-APX)活性对‘赣猕6号’果实发育过程中As A积累无显著影响。(2)转录组测序结果表明,每个样品平均产出7.18 Gb的数据,Q20为98.43%,Q30为95.10%,GC含量达到了47.73%,测序结果可靠。经拼接、组装后得到98656个unigene序列,平均长度为932 bp,有50184个unigenes在Nr、Swiss Port、KOG、KEGG四大数据库中得到了注释,注释率达到了50.87%,有49476个unigenes注释到了Nr数据库,34041个unigenes注释到了Swiss Port数据库,28919个unigenes注释到了KOG数据库,22900个unigenes注释到了KEGG数据库。在Pathway分析中并筛选了23个与As A生物合成与降解相关的候选基因。(3)转录组测序结果验证中,23个候选基因的相对表达量分析结果与转录组测序分析的表达量变化趋势基本一致。同时,L-半乳糖途径中的GDP-D-甘露糖-3’,5’-差向异构酶基因(GME)、GDP-L-半乳糖磷酸酶基因(GGP1)、Gal DH、Gal LDH,D-半乳糖醛酸途径中的Gal UR1和As A再生循环途径中的MDHAR5、DHAR2、AAO的表达水平与As A含量存在显著相关性。果实中Gal DH、Gal LDH、MDHAR、DHAR的活性主要受到Gal DH、Gal LDH、MDHAR5、DHAR2在转录水平的调控。研究结果显示,‘赣猕6号’果实依赖以L-半乳糖途径为主、D-半乳糖醛酸途径为辅的As A生物合成以及As A再生循环途径共同维持着高含量的As A。
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