‘黑比诺’葡萄不同叶龄叶片叶绿体内淀粉积累及其相关基因表达差异分析

作     者：尤佳玲 李有梅 孙孟豪 谢兆森 YOU JiaLing;LI YouMei;SUN MengHao;XIE ZhaoSen

作者机构：扬州大学园艺与植物保护学院 

出 版 物：《中国农业科学》 (Scientia Agricultura Sinica)

年 卷 期：2022年第55卷第21期

页      面：4265-4287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：国家自然科学基金（31872050） 国家自然科学基金青年基金（32102348） 

主　　题：黑比诺 转录组 叶龄 淀粉 淀粉代谢 

摘      要：【目的】随着叶龄的增长，葡萄叶片叶绿体内淀粉积累增加，但是调控其淀粉积累的分子机理还未见报道，本研究通过筛选参与调控淀粉积累的潜在基因，阐明葡萄不同叶龄叶片叶绿体中淀粉积累的分子机理。【方法】以2年生‘黑比诺’(Pinot Noir)葡萄为试材，观察不同叶龄叶片叶绿体内淀粉积累动态，并采用高通量测序技术进行转录组分析，筛选出与淀粉和蔗糖代谢途径相关的关键酶基因，同时采用实时荧光定量PCR技术对关键基因进行表达验证。【结果】未展开叶（NL）叶绿体内淀粉粒体积较小，积累量少，随着叶龄增长，在生长中叶（GL）和成熟叶（ML）叶绿体内，淀粉粒体积明显增大，积累量增加。转录组测序共得到58.57 GB的有效数据，KEGG富集分析表明，与NL相比，在GL和ML中差异表达的基因显著富集于淀粉与蔗糖代谢通路。分析该通路基因表达模式发现，细胞壁转化酶（cell wall invertase,CWINV）、磷酸葡萄糖变位酶（Phosphoglucomutase,PGM）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADP-glucose pyrophosphorylase,AGPase）等基因参与蔗糖转化为淀粉合成前体腺苷二磷酸葡萄糖（adenosine diphosphate glucose,ADPG）的过程，且随叶龄增大逐渐上调表达；可溶性淀粉合成酶（soluble starch synthase,SSⅠ）、淀粉分支酶（starch branching enzyme,SBE）、α-淀粉酶（α-amylase,AMY）、β-淀粉酶（β-amylase,BAM）等基因参与淀粉合成与水解过程，同样随叶龄增大上调表达，其中AGPase、SSⅠ、SBE在半结晶结构支链淀粉合成中起重要作用。【结论】随着叶龄的增大，叶绿体中淀粉积累增加；AGPase、SSⅠ、SBE等基因可能是参与调控叶绿体内淀粉积累的关键基因。