甘蓝型油菜叶片和种子中油脂合成的转录组比较分析

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油菜作为食用油主要来源作物之一,不仅为人类生活提供大量的油脂,同时还被应用于化工和能源等领域。油菜种子含油量达到40%以上,是油脂主要的贮藏组织,而油菜叶片,只含有少量的油脂,但种类繁多,并且叶片中的油脂在许多重要的生物学功能中起到更多的作用,如光合作用、糖原生成、光合膜生成,能量供给等。因此,油脂在植物种子和叶片中的调控具有差异性。然而,关于种子和叶片中油脂合成差异的分子机制的报道非常少。  在本研究中,我们通过转录组数据来分析两个组织的油脂合成差异。通过转录组测序技术和转录组从头组装,我们最终获得了47216个unigenes,其中N50长度值和长度中间值分别为1271bp和755bp,这表明转录组数据组装的完整性较好。在所有unigenes中,有36368个unigenes(约77.02%)在数据库COG,GO,KEGG,Swissport和Nr中得到注释。  通过比较种子和叶片中unigenes的RPKM值(unigenes表达量参数),在油脂合成途径中,109个unigenes在种子中的表达量比叶片高,72个unigenes在种子中的表达量比叶片低。此外,在油酸合成途径中,油菜种子中含量最多的游离脂肪酸,23个unigenes在种子中的表达量比叶片高,而仅有4个unigenes在种子中的表达量比叶片低。在TAG合成途径中,编码关键酶的unigenes在种子中的表达量都比叶片高,如PP和DGAT。然而,参与棕榈酸,棕榈油酸,硬脂酸,亚油酸和亚麻酸合成的所有unigenes在叶片中的表达量几乎都比种子高,这表明这些脂肪酸的合成对于叶片非常重要。  在油脂合成途径中,除了大量的酶参与其中,还有很多转录因子也参与并调控油脂合成,如已证实参与油脂及脂肪酸生物合成的转录因子ABI3,LEC1,WRI1,ADOF1,EMF2,AP2,LEC2,FUS3,GL2,HSI2-LI和HSI2的unigenes,在种子中表达量普遍高于叶片。此外,我们还鉴定了49个转录因子家族的unigenes,其中ABI3VP1,RKD,CPP,E2F-DP,GRF,JUMONJI,MYB-related,PHD和REM在种子中的表达量几乎都比叶片高,这为我们研究油脂和脂肪酸的生物合成提供了新的线索和方向。  最后,本研究通过比较油脂合成途径中的相关酶和转录因子家族的unigenes在种子和叶片中的不同表达水平,来绘制油脂生物合成的调控网络,同时,新发现的在种子中表达量高的转录因子有助于研究者进一步阐述油脂生物合成的调控机制。
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