转录组学解析茉莉酸甲酯对双孢蘑菇生长的影响

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双孢蘑菇广受消费者喜爱,消费量逐年增加,为了满足消费者需求,进一步提高经济收益,寻找一种新型、便捷、经济的促生长方法意义重大。本研究采用茉莉酸甲酯(MeJA)采前喷施处理,通过测定双孢蘑菇的外观品质和与生长相关的激素含量、酶活力、基因表达情况,来研究其对双孢蘑菇生长的影响。并结合双孢蘑菇4个发育阶段的转录组学分析,揭示MeJA调控机制,为MeJA采前处理的应用与推广提供理论依据。具体研究结果分述如下:
  1.研究不同浓度MeJA溶液采前喷施对双孢蘑菇生长的影响,发现50μMMeJA能显著增加双孢蘑菇的单菇重和菌伞大小(P<0.05),使其提前一天长至采收期大小。与空白组和2%乙醇组相比,在双孢蘑菇不同生长发育时期,50μMMeJA能动态改变菌伞和菌柄中吲哚乙酸、玉米素核苷和赤霉素的含量,菌伞中细胞色素P450氧化酶和内切-β-1,4-葡聚糖酶活力,菌柄中细胞色素P450氧化酶、木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶和内切-β-1,4-葡聚糖酶活力,以及动态调控菌伞中真菌疏水蛋白、热休克蛋白70和丝氨酸苏氨酸蛋白磷酸酶基因的相对表达量,这些激素、酶、基因编码的蛋白均与生长发育相关。
  2.对不同处理下不同生长发育时期的双孢蘑菇菌伞进行转录组学测序,获得的所有样本总RNA质检合格,满足建库标准。高通量测序得到的数据数量和质量都较高,定位到参考基因组上的序列片段占比高达89%以上,基因覆盖度高达98%以上,所有文库基本检测到了组织内所有表达的基因,且平行样品在相关性分析中分布集中。因此进行测序的样本之间具有很好的平行性,参考基因组选合适,数据的可信度高,可进行下一步生物信息学分析。
  3.对测序数据进行生物信息学分析发现,50μMMeJA处理后3天,与空白组和2%乙醇组相比,MeJA处理组双孢蘑菇中差异表达基因数显著增加,且这些差异表达基因特异显著富集在葡萄糖缺乏的细胞反应、FAD结合(第1天)、rRNA假尿苷合成、线粒体翻译的正调控、生物素生物合成过程(第2天)、膜电位的调节、N端肽基-甘氨酸甲基化(第3天)等GO条目中,显著富集的KEGG通路为精氨酸生物合成、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢(第1天)、抗坏血酸和藻酸盐代谢、磷酸戊糖途径(第2天)、氨酰基-tRNA的生物合成、烟酸酯和烟酰胺代谢(第3天)等。这些GO条目和KEGG通路均与双孢蘑菇的生长发育有关。此外,从获得的差异基因中筛选得到6个与双孢蘑菇生长发育有关的基因:sorD、CLKR27、VPS1、WDR26、ARG8和MND1。
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