不同花色甘蓝型油菜花瓣转录组初步分析

【目的】鉴别不同花色甘蓝型油菜花瓣花青素合成相关差异表达基因(DEGs),为油菜花色形成机理研究奠定基础。【方法】以甘蓝型红花油菜与黄花油菜杂交和回交获得的B 1C 1群体为材料,分别用Na(NO_(2))_(2)-Al(NO_(3))_(3)-NaOH显色法和pH示差法测定红花和黄花总黄酮和总花青素含量。取7月份油菜初花期花瓣,分别构建黄花和红花cDNA文库,利用高通量测序技术获得其转录组数据,筛选DEGs,随后利用生物信息学方法对DEGs进行GO和KEGG分析;用MapMan注释和鉴别出花瓣花青素合成相关基因;并用qRT-PCR技术进行验证。【结果】甘蓝型黄花油菜花瓣中的总黄酮和总花青素含量明显低于红花油菜。经转录组分析,从黄花油菜和红花油菜初花期花瓣中共获得2824个DEGs,其中红花油菜花瓣中多数基因负调控表达。KEGG富集分析显示,2368个DEGs显著富集到124个KEGG代谢通路,其中代谢途径的差异基因最多(461个),次生代谢的生物合成差异基因次之(266个);GO富集分析显示,2824个DEGs注释到分子功能、细胞组分和生物过程3种功能类型,其中生物过程中的细胞过程、代谢过程、刺激反应和生物调节的DEGs分别有1546,1198,983和704个基因。MapMan分析结果显示,花青素生物合成途径差异表达的结构基因有34个,其中7个上调表达,27个下调表达,表达倍数均达极显著水平。相关转录因子鉴定结果显示,参与花青素合成的转录因子有56个,其中MYB家族转录因子34个,bHLH家族转录因子22个,未找到WD40。对鉴定出的花青素合成相关的5个基因(3个结构基因和2个转录因子)进行qRT-PCR验证,结果与转录组分析结果一致。【结论】甘蓝型油菜花瓣的黄色与红色是由其内总黄酮和总花青素含量不同所致;甘蓝型油菜黄色花瓣和红色花瓣中鉴别出的差异表达结构基因和转录因子是导致不同花色花瓣总黄酮和总花青素含量差异的关键基因;甘蓝型红花油菜的花青素合成途径中仅有MYB和bHLH转录因子发挥作用。

不同光照处理甘蓝型油菜幼苗花青素合成的转录组和代谢组分析

【目的】筛选在不同光照下甘蓝型油菜幼苗的差异表达基因和差异代谢物,为花青素合成机理的研究奠定基础。【方法】以甘蓝型油菜自交系GLH4为研究材料,选取优质种子种植于花盆,在人工气候箱中以300μmol/(m^(2)·s)光照培养至2叶1心期后,进行强光700μmol/(m^(2)·s)和弱光300μmol/(m^(2)·s)处理,取0,24,48,72和96 h油菜幼苗进行表型观察;分别取不同光照处理96 h油菜的第1片真叶,利用高通量测序技术获得GLH4在不同光照下的转录组数据,随后利用生物信息学方法进行差异基因KEGG分析,筛选不同光照处理油菜幼苗差异表达基因,并用RT-qPCR技术进行验证;用超高效液相色谱和串联质谱和Analyst 1.6.3软件进行油菜幼苗代谢组数据的处理,对代谢物进行定性定量分析,筛选不同光照处理的差异代谢物。【结果】对0,24,48,72和96 h油菜幼苗的表型观察发现,强光处理油菜幼苗茎、叶颜色变紫,且随诱导时间延长,颜色逐渐变深。转录组KEGG分析共找到9840个差异表达基因,且参与光照调控的差异基因显著富集到了20条通路中,其中代谢途径的差异表达基因最多(1751个),其次为次生代谢途径的差异表达基因(986个)。代谢组分析共检测出248个差异代谢物,其中类黄酮差异代谢物最多(81个)。类黄酮代谢物中包括7种花青素苷,其中花翠素、花翠素3-O-葡萄糖苷、矢车菊素和牵牛花色素3-O-葡萄糖的表达量达到极显著水平。类黄酮代谢途径的差异表达基因和差异代谢物的表达量均达到了极显著水平;表达量居前的8个差异表达基因的RT-qPCR结果与转录组分析结果一致。【结论】强光诱导油菜器官和组织颜色的变化与花青素积累及相关基因的表达变化有关。

甘蓝型油菜苗光诱导花青素相关BnMYB转录因子的鉴定与分析

为了筛选并鉴定甘蓝型油菜苗光诱导花青素的相关BnMYB转录因子,本文以甘蓝型油菜GLH4为试验材料,通过对光诱导条件下甘蓝型油菜苗的叶片进行转录组分析,筛选出光诱导差异表达转录因子,经染色体定位、系统进化关系和蛋白关联分析等生物信息学分析,鉴定光诱导花青素的相关BnMYB转录因子。结果表明:转录组分析筛选出82个光诱导BnMYB转录因子,其中67个上调表达,15个下调表达;染色体定位发现,82个光诱导BnMYB转录因子分布在17条染色体和2个未知连锁群上;与拟南芥AtMYB蛋白进化分析结果表明,82个光诱导BnMYB转录因子分为17类,其中第Ⅱ类与花青素合成相关;蛋白关联分析结果表明,BnMYB75Ann和BnMYB75C03与花青素合成途径的多个关键酶关联,是甘蓝型油菜苗光诱导花青素合成的调节基因。本研究结果为探究甘蓝型油菜花青素的合成机理奠定基础。

彩色甘蓝型油菜指纹图谱构建

采用SSR和特异性分子标记,构建彩色甘蓝型油菜的指纹图谱,并进行聚类分析。从509对SSR引物和30对特异性引物筛选出13对多态性位点丰富、稳定性和重复性高的引物,对引物构建10份彩色甘蓝型油菜DNA指纹图谱,利用NTSYS软件构建聚类分析图并进行分析。结果表明,13对引物可扩增32个多态性等位位点。其中,引物P13构建的指纹能将参试材料中的普通黄花油菜与彩色油菜分开;引物P21构建的指纹能将10份材料彼此分开;聚类分析结果与其遗传背景相吻合。本研究可为彩色甘蓝型油菜品种(系)真伪性和纯度鉴定提供依据,以期为进一步进行彩色油菜分子标记辅助育种鉴定基础。