红心火龙果不同发育时期果肉呈色相关基因表达模式研究

作     者：赵国文 贾瑞宗 郭静远 郭安平 ZHAO Guowen;JIA Ruizong;GUO Jingyuan;GUO Anping

作者机构：海南大学园艺学院海南海口570228 海南省南繁生物安全与分子育种重点实验室/中国热带农业科学院热带生物技术研究所海南海口571101 中国热带农业科学院三亚研究院海南三亚572024 

出 版 物：《热带作物学报》 (Chinese Journal of Tropical Crops)

年 卷 期：2021年第42卷第11期

页      面：3134-3145页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0902[农学-园艺学] 090201[农学-果树学] 

基　　金：海南省重大科技专项(No.ZDKJ202002) 中国热带农业科学院院级创新团队项目(No.1630052017014) 海南省院士团队创新中心项目 

主　　题：火龙果 果实转色 转录组测序 基因挖掘 

摘      要：火龙果属于仙人掌科量天尺属,是具有重要经济和营养价值的热带水果之一,其果实富含花青素和甜菜红素。在果实成熟后期甜菜红素的大量积累引起红心火龙果果实转色的现象。果肉色泽是评价火龙果果实品质的重要指标之一,然而其果实转色背后的基因表达调控模式并不清晰。深入研究火龙果果实发育过程中果肉颜色调控的分子机理有助于丰富火龙果品质形成的理论基础。本研究以‘美红一号’红心火龙果为实验材料,采集果实发育过程中9个不同时期的样品,通过比较转录组学共识别了96种差异表达的基因,最后分析发现15个与色素代谢通路相关的基因在果实发育不同阶段显著差异表达。GO功能富集分析发现差异表达基因主要富集在与结合活性、催化活性、转运活性和结构分子活性相关的功能分类上,且与色素代谢都有重要联系;KEGG代谢途径富集结果显示,次生代谢物合成途径、氨基酸和核酸代谢途径、酪氨酸代谢途径富集基因较多。利用实时荧光定量PCR技术对15个与色素相关的差异表达基因进行了验证,其结果与转录组分析结果一致。生理分析和转录组分析结果表明,红皮红肉火龙果发育过程中伴随大量甜菜色素的合成,且甜菜色素合成途径中DODA基因逐渐上调,在果实转色其中在P4时期明显的上升趋势,其它关键基因表达逐渐下调。本研究发掘火龙果中与果实转色相关的相关基因,为后续火龙果遗传改良提供了重要的目标基因和遗传基础。