花青素生物合成基因的表达对红掌佛焰苞颜色变化的影响

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红掌(Anthurium andraeanum)生产过程中,许多品种的红掌佛焰苞会出现由红色转绿的现象,俗称"绿耳",在品种‘火焰’中这种现象更明显。本试验中针对‘火焰’在不同生长期佛焰苞颜色变化的现象,通过对其佛焰苞各时期进行转录组测序和3个特定时期分别做数字基因表达谱(DGE),从整体水平上了解其细胞中有关花青素代谢过程中各相关基因的表达情况对红掌特定生长时期佛焰苞颜色变化的影响,为花青素生物合成代谢途径中相关基因的分子调控规律做基础理论研究,同时为全面阐释红掌佛焰苞花色变化的分子机制奠定基础。选用2年生红掌‘火焰’的8个连续生长时期和1个变异时期的佛焰苞:S 1佛焰苞只有一半红色部分,花梗长0~0.5 cm;S 2佛焰苞全部变红,花梗长4~5 cm;S 3佛焰苞花梗长7~8 cm;S 4佛焰苞展开1/2,肉穗嫩黄;S 5佛焰苞全部展开,肉穗黄色;S 6佛焰苞1/3部分转绿,肉穗变浅绿;S 7佛焰苞1/2部分转绿,肉穗与佛焰苞绿色相同;S 8佛焰苞全部为绿色,肉穗变为深绿色;S 9(变异)与S 5同时期,但佛焰苞红绿平均分布中间成直线。试验中对‘火焰’的S 1~S 9时期分别提取植物总RNA,合并建库做基于Illumina技术测序平台的转录组测序,同时对其中的S 5、S 8和S 9时期分别做3个数字基因表达谱(DGE)并进行数据分析。本试验共获得Raw reads数59 225 646条,得到Clean reads 56 445 573条,Q30达90%以上,GC含量52.10‰数据量达5.64 G。为保证信息分析质量,后续分析都基于clean reads。在研究佛焰苞不同时期的花青素生物代谢途径中的差异基因表达情况中得到:有12条基因序列存在表达量变化,通过NCBI序列比对,这12条基因序列有的被注释为同一种基因,故被成功标注上的基因分别有CHS、CHI、DFR、F3H、F3’H、ANS、LAR。其中S 5 vs S 8中有11条序列基因上调,包含基因CHS(4.7329)、CHI(2.3305)、DFR(3.7644,5.8711)、F3H(3.7412)、F3’H(2.2542,3.4389)、ANS(3.6132)、LAR(3.3295),没有下调的基因序列;S 5 vs S 9中有3条序列基因上调,包含DFR(4.7809)和LAR(2.5288),无下调的基因序列;S 8vsS 9中有1条基因序列上调,为HCT(1.5413),8条序列下调,包含CHS(-4.9213)、CHI(2.3389)、DFR(-3.3994)、F3H(-3.3375)、F3’H(-1.9115,-3.5902)、ANS(-3.9131)。结果说明这些被标注成功的基因在不同佛焰苞生长时期的表达量存在倍数变化,在红掌佛焰苞生长过程中CHS、CHI、DFR、F3H、F3’H、ANS、LAR基因的表达量是决定红掌花色的主要分子机制。
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