普通白菜茎尖不同发育时期硫苷代谢调控基因分析及NPF基因家族鉴定

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硫苷是十字花科植物中一种重要的次生代谢物质,其水解产物对人体抗癌等有重要作用。硫苷主要在植物幼嫩部位合成,在生殖生长期转移至角果、种子等部位储存起来。近年来,随着技术的发展,人们对硫苷的生物合成及其降解途径有了较为深入的了解,但是硫苷转运机制至今仍未清楚。因此,深入研究普通白菜硫苷调控机制,对白菜乃至十字花科蔬菜育种都有重要意义。本试验利用高效液相色谱法对普通白菜不同部位硫苷组分及其含量进行了测定,利用酶联免疫法对茎尖不同发育时期总硫苷含量进行了测定。为了分析硫苷含量变化的分子机制,利用RNA-Seq技术,以大白菜基因组为参考,对春化处理移栽10天处于营养生长时期的茎尖、花芽分化临界期即花芽分化0级和花芽分化1级、3级、5级的茎尖进行转录组测序分析,以明确硫苷含量变化的原因。具体结果如下:1)利用高效液相色谱法对白菜不同部位硫苷含量进行测定,结果表明,9个部位中总硫苷含量最高的部位为处于营养生长期的根,其次为生殖生长期的根,然后是嫩叶,角果中的总硫苷含量大于薹和花蕾。9个部位均含有8种硫苷组分,其中芳香族硫苷在这9个部位均未检测到。利用酶联免疫法对茎尖不同发育时期总硫苷含量进行测定,发现营养生长期总硫苷含量高于花芽分化临界期和花芽分化1级。随着花芽分化级别越高,总硫苷含量也越来越高。2)对5个时期的15个样品进行转录组测序,共得到111.44 Gb Clean Data,每个样品中的GC含量均在47%以上,碱基Q30都在94%以上。将各文库获得的高质量的Total Reads与大白菜基因组数据库进行比对,样品比对率均在85.74%-87.61%之间,比对效率较高。3)对转录组数据进行两两比对分析,5个时期15个样品中一共得到3058个差异表达基因。差异表达基因GO功能富集分析结果表明,氨基酸的合成、次生代谢物合成及光合作用等生物学过程在茎尖不同发育时期被明显富集。对差异表达基因进行KEGG富集通路分析,发现茎尖不同发育时期中色氨酸代谢、苯丙烷生物合成、硫苷的生物合成等通路被注释到。4)利用生物信息学的方法对白菜NPF基因家族进行分析,结果表明白菜NPF基因家族共有72个成员,分为8个亚族。氨基酸数量在497-1117 aa之间,大部分为稳定的碱性蛋白。二级结构最多的均为α-螺旋,亚细胞定位均定位在质膜上。白菜NPF基因不均匀的定位在10条染色体上,大部分含有4个CDS结构。
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