中国野生毛葡萄浆果中芪合成酶基因及其转录因子表达网络研究

【作者】 李瑞民； 马福利； 王丹； 王磊； 王跃进；

【机构】 西北农林科技大学园艺学院旱区作物逆境生物学重点实验室；

【摘要】 针对大部分欧洲葡萄芪类物质含量较低且不抗病的问题,基于中国野生葡萄芪合成酶基因表达调控的研究结果,通过转录组分析,最终构建以芪类物质合成基因为核心的信号转导—表达调控网络,解析芪合成酶基因及其芪类物质表达调控机理,为获得富含芪类物质的葡萄新种质,用于抗病育种提供科学依据。以富含白藜芦醇的中国毛葡萄丹凤–2(Vitis quinquangularis‘Danfeng-2’)为研究材料,通过转录组和代谢组分析,深入了解葡萄特异品质基因,尤其是芪合成酶基因表达规律,结合共表达分析,构建转录因子—芪合成酶基因调控网络,分析芪类物质代谢机理。结果表明,使用GO富集,KEGG富集以及MapMan分析差异基因参与的代谢通路及生物学过程,在转色期和成熟期,相对于赤霞珠,丹凤–2在芪类代谢、苯丙氨酸代谢以及光合反应等代谢途径活性显著增强,而赤霞珠在类黄酮、花青苷代谢途径活性增强。进一步挖掘特定差异基因,发现在苯丙氨酸代谢途径,有35条芪合成酶基因和12条苯丙氨酸解氨酶基因在丹凤–2中高表达,而在赤霞珠中,有6条查尔酮合成酶基因高表达。此外,在丹凤–2中发现6条新的芪合成酶基因转录本。结合转录组鉴定的基因表达量数据,通过共表达分析筛选调控芪合成酶基因的转录因子,共鉴定正调控转录因子52个,包括6个bHLH,2个bZIP,19个ERF,16个MYB,8个WRKY,1个NAC;同时鉴定负调控转录因子3个,1个bHLH,1个MYB,1个bZIP。有关这些基因及其转录因子的功能研究正在进行中。更多还原