研究背景:
杏(P.armeniaca)属于蔷薇科中常见的一种核果,全世界范围内分布广泛,具有较高的营养价值,富含膳食纤维、有机酸、维生素C、胡萝卜素、微量元素等。 木质化的内果皮(endocarp)在包括杏在内的许多具有较高经济价值的核果(drupe fruits)种子发育过程中发挥着非常重要的作用,为种子提供了安全的发育环境,避免了直接暴露于各类害虫与病原菌。 内果皮木质化是核果成熟的一个重要标志,木质化的过程本质上是植物次生细胞壁形成与木质素积累的过程,在以往其他核果中的研究发现,一些与植物生长发育相关的重要转录因子,比如MYB、NAC、MADs-box,在核果内果皮的发育调控网络中扮演着重要的角色。 本研究以两种不同内果皮表型的两种杏作为实验材料,借助高通量测序来揭示杏内果皮发育背后的分子调控机制。
材料与方法:
测序材料:
LE品种杏 内果皮薄、柔软、韧性高 JG品种杏 内果皮厚、坚硬、韧性低 取样部位: 去核果实 测序平台: Illumina HiSeq™ 2500 PE125测序
技术路线:
结果--LE、JG品种杏内果皮表型观察比较
a)如图2所示,两种品种杏的果实具有相似的发育模式,a1、b1、c1是以开花后时间(DAFB)为横坐标,分别以果实重量、果实长度、果实宽度为纵坐标做图,两种杏的果实均呈现出了“双S曲线”生长模式,图a2、b2、c2是分别对a1、b1、c1一阶导数作图,两种果实同样也表现出相似的趋势。 根据生长曲线,研究者将果实的发育划分为4个时期:第一次指数生长期(before 30DAFB)、缓慢生长期(30-49DAFB)、第二次指数生长期(49-83DAFB)、成熟期(after 83DAFB)。
b)图3展示了两种品种杏的内果皮在果实发育的不同阶段各项指标的比较,包括内果皮木质素含量(图3d)、内果皮厚度(图3e)、内果皮界面面积(图3c)、内果皮木质素积累直观观察(图3b)、内果皮显微镜直观观察结果(图3a)。 图3a显示,LE品种与JG品种的内果皮在15DAFB之前形态上基本无差异,15DAFB之后,LE品种的内果皮开始出现破裂缺失,随着发育阶段往后推移,破裂程度越来越大。 图3e显示,LE品种与JG品种的内果皮在30DAFB之前厚度上并无差异,之后在厚度上,两种品种出现显著差异。 图3d显示,LE品种与JG品种的内果皮中木质素含量也在24DAFB之后出现显著差异。
综合以上表型观察结果得出,LE品种与JG品种的内果皮发育过程以及内果皮木质素含量存在显著差异。
结果--mRNA测序与转录本组装
a)测序取样部位 : 去核后的果实,每个品种两个生物学重复 测序取样时间点 : 根据上一部分的表型观察结果,LE品种内果核在15DAFB时出现裂缝,在24DAFB时,裂缝程度开始快速增大,因此,该mRNA测序项目选择了15DAFB和24DAFB两个时间点样本 b)转录本组装:测序共得到~20Gbase clean data,使用Trinity软件组装得到63,170条unigene,unigene N50大小1689bp,详细组装结果参见表1。
结果--unigene功能注释
a)基于blast比对,63,170条unigene中有25,356可比对到日本杏(Japanese apricot)与桃(peach)基因组数据库。 b)使用BLASTx(e-value阈值设为10e-5)将上述25,356条unigene比对到NR, Swiss-Port, GO, COG, KOG ,kegg数据库以进行功能注释,每条unigene均有多条注释,详细的注释结果统计信息请参见表3. c)GO数据库注释过程中,16,506条unigene被注释到,其中, ‘metabolic process’ (8408 genes, 50.93%)是被注释到最多的GO 条目;KEGG数据库注释过程中,4830条unigene被注释到了118个代谢通路。大部分的unigene被注释到了‘carbohydrate metabolism’...