论文部分内容阅读
双孢蘑菇味道鲜美,营养丰富,但采后极易褐变,造成严重的经济损失。为从分子水平研究双孢蘑菇酶促褐变的机理,本研究以双孢蘑菇为试验材料,将4℃贮藏组和短波紫外线照射组在三个贮藏时间的双孢蘑菇菌盖进行转录组测序,对转录组测序结果进行测序数据评估、参考序列比对分析、基因表达水平分析、相关性分析、差异表达分析、GO富集分析及KEGG富集分析,并采用与RT-PCR结合的方法,筛选出与酶促褐变相关的基因,为今后双孢蘑菇抗褐变改良储备基因资源,为后期改进双孢蘑菇品质提供理论基础。具体研究结果如下:(1)采用Trizol法提取六个双孢蘑菇菌盖样品的总RNA,能够高效的提取双孢蘑菇RNA,并采用三种检测方法检测总RNA,结果表明RNA纯度高、完整性好,符合质量要求,可以进行后续测序。总RNA检测合格后,进行RNA-seq文库的构建,并库检合格。构建得到的文库经过Illumina HiSeqTM测序平台对其进行测序,得到后的测序数据通过测序数据质量评估、参考序列比对分析、基因表达分析和RNA-Seq相关性检查等检测过程,结果表明转录组测序数据的数量和质量较高,基因表达水平较高,样本选择可靠且合理,可对其进行后续分析。(2)4℃贮藏期间双孢蘑菇褐变度随着贮藏时间的延长呈现逐渐增加的趋势,并对此条件下的双孢蘑菇菌盖转录组进行转录组测序,共获得176 329 392个raw reads,168 607 212个高质量的clean reads。按照︱log2(两组样品表达量比值)︱>1且q值<0.005的原则,PileC7与PileC1组共筛选出727个差异表达基因,PileC14与PileC1组共筛选出1 524个差异表达基因。GO功能富集结果显示,PileC7与PileC1组中,胞质、氧化还原过程和水解酶活性分别是细胞组分、生物过程和分子功能富集最多的条目;PileC14与PileC1组中,膜、氧化还原过程和氧化还原活性分别是细胞组分、生物过程和分子功能富集最多的条目。Pathway富集分析发现,PileC7与PileC1组中459个差异表达基因被成功注释到83条KEGG代谢通路中;PileC14与PileC1组中876个差异表达基因被成功注释到97条KEGG代谢通路中,其中有10条为显著富集通路(P<0.05)。从获得的差异表达基因中筛选得到5个多酚氧化酶相关基因,PPO3、PPO1、PPO5、LAC1和LAC4。其中PPO1、PPO3、PPO5可能参与酶促褐变,不同基因具体生物学功能还需进一步验证。双孢蘑菇多酚氧化酶活性随贮藏时间的延长逐渐增强,与转录组测序结果有一致性。将UV-C处理后的三个4℃贮藏期间双孢蘑菇菌盖进行转录组测序,共获得192935 604个raw reads,185 169 454个高质量的clean reads。按照︱log2(两组样品表达量比值)︱>1且q值<0.005的原则,PileU1与PileC1组共筛选出42个差异表达基因,PileU7与PileC7组共筛选出51个差异表达基因,PileU14与PileC14组共筛选出37个差异表达基因。GO功能富集结果显示PileU1与PileC1组中,富集到生物调节过程的基因数目较多;PileU7与PileC7组中,富集到单一生物代谢过程条目和水解酶活性条目中差异基因较多;PileU14与PileC14组对比差异基因较少,富集到转录因子活性条目中的差异基因最多,无显著富集项。Pathway富集分析发现,PileU1与PileC1组中42个差异表达基因被成功注释到8条KEGG代谢通路中;PileU7与PileC7组中51个差异表达基因被成功注释到31条KEGG代谢通路中;PileU14与PileC14组中37个差异表达基因被成功注释到13条KEGG代谢通路中。从获得的差异表达基因中筛选得到2个酶促褐变相关基因,PPO3和PAL1。将差异基因进行KEGG富集分析,共富集到5条代谢通路,分别为苯丙氨酸代谢、核黄素代谢、酪氨酸代谢、次生代谢物的生物合成和代谢途径。双孢蘑菇在三个不同贮藏时期UV-C处理组双孢菇菌盖PPO3和PAL1的表达量均低于CK组,且CK组PAL1基因在三个贮藏期间表达量先上升后下降。荧光定量PCR分析结果与转录组测序结果一致。研究结果为进一步分析差异基因与褐变的调控关系,及为双孢蘑菇品种改良提供了科学依据。