论文部分内容阅读
番木瓜（Carica papaya L.）是番木瓜科（Caricaceae）番木瓜属多年生草本植物,是热带、亚热带地区重要果树之一。番木瓜属于呼吸跃变型果实,在采后果实从外观到内部发生了一系列变化,如乙烯生成、细胞壁和果胶物质降解、呼吸速率、色泽及挥发性物质的改变等。RNA-Seq技术是植物功能基因组学研究的重要手段,可以快速获得高通量的转录本序列信息及表达量数据。本文以番木瓜果实为试材,进行了不同成熟期番木瓜果实转录组分析,以及果实成熟相关差异表达基因的筛选。主要研究结果如下:1.测定分析了不同成熟期番木瓜果实的果肉硬度、乙烯产量、叶绿素和类胡萝卜素含量,以及香气物质成分和含量。番木瓜果实在后熟过程中,果皮颜色由绿变黄,果肉颜色由白变为橙红色;果皮中的叶绿素含量逐渐下降,在果肉中几乎检测不到叶绿素;类胡萝卜素的含量在果皮和果肉中都呈上升趋势,并且果皮中的类胡萝素含量始终高于果肉。随着果实成熟,番木瓜果肉硬度在破色期开始迅速下降;乙烯产量逐渐上升,在半黄期达到最大值。采用顶空-固相微萃取结合GC-MS法分析了3个番木瓜品种的香气物质,共检测到68种化合物,分别是2种酸类、11种酮类、5种醛类、6种醇类、22种酯类、13种萜类和9种其他类。3个番木瓜品种中的这些挥发性香气成分的相对含量和化合物种类存在明显差异。2.基于Illumina HiSeqTM2500高通量测序平台,以番木瓜红肉品种‘大庆10号’果实为材料,对3个不同成熟时期（绿色期、破色期、半黄期）的番木瓜果皮（P1、P2、P3）和果肉（F1、F2、F3）进行了转录组测序。共检测到27769条Unigene,其中已知基因19714条,新基因1273条。样品间差异基因分析可知,F1-vs-F2、F2-vs-F3、P1-vs-P2、和P2-vs-P3分别有2663、1739、2317、931条上调表达的差异基因和4501、3601、3749、2767条下调表达的差异基因。代谢通路富集分析发现,差异表达基因显著富集的代谢途径有脂肪酸降解、淀粉和蔗糖代谢、卟啉和叶绿素代谢、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化等途径。通过分析基因在番木瓜不同成熟时期的表达差异筛选出85个与果实成熟衰老相关的候选基因,包括19个细胞壁代谢相关基因、17个果实颜色相关基因、18个香气代谢相关基因、8个乙烯相关基因和23个转录因子。3.筛选并克隆了一个与果实软化相关的扩展蛋白基因CpEXPA2（GeneBank登录号为MF662209）。运用生物信息学的方法对该基因编码的蛋白进行结构分析,发现该基因的开放阅读框（ORF）780 bp,编码259个氨基酸,具有典型的扩展蛋白保守结构:N端富含8个半胱氨酸、C端富含4个色氨酸和中间1个组氨酸功能域（His-Phe-Asp,HFD）。CpEXPA2蛋白与山木瓜、番茄、草莓、拟南芥等扩展蛋白氨基酸序列有较高的同源性。实时荧光定量PCR结果显示,CpEXPA2在不同组织器官中的表达量依次为成熟果实>叶>花>茎>根;在不同发育时期的果实中,CpEXPA2在果皮中的相对表达量高于果肉,且随着果实成熟软化程度提高,其表达量也相应提高。