园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (8): 1728-1742.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2023-0527
收稿日期:
2023-07-26
修回日期:
2020-10-23
出版日期:
2024-08-25
发布日期:
2024-08-21
通讯作者:
基金资助:
LI Jie*(), WU Chao, JIA Xiangqian, WANG Juan
Received:
2023-07-26
Revised:
2020-10-23
Published:
2024-08-25
Online:
2024-08-21
摘要:
以‘壶瓶枣’(Ziziphus jujuba‘Hupingzao’)白熟期、半红期、全红期果实为试材,测定果皮主要色素物质含量并进行转录组测序,从分子水平阐述果皮着色基因的变化。结果表明,白熟期后,果皮花色苷含量开始显著降低;3个时期果皮类黄酮含量均依次显著降低;叶绿素含量在白熟期到半红期变化不大,全红期显著下降;类胡萝卜素含量在转色阶段相对稳定。类黄酮、花色苷、类胡萝卜素和叶绿素是‘壶瓶枣’果皮的着色物质,且花色苷分为飞燕草素、矢车菊素、矮牵牛素、锦葵色素、芍药色素和天竺葵色素等6种。根据转录组测序中GO和KEGG富集分析发现,在类黄酮、花色苷、黄酮与黄酮醇、类胡萝卜素和卟啉代谢通路中差异基因个数分别为35、22、6、30和38。其中,白花青素还原酶基因(LOC107429483)、转录因子基因MYC2(LOC107430586)和二氢黄酮醇4-还原酶基因(LOC107420289)在果皮着色中发挥主要作用,β-胡萝卜素羟化酶基因(LOC107414761)是影响类胡萝卜素合成的关键基因;卟啉代谢中叶绿体A加氧酶基因(LOC107410684)是影响总叶绿素含量的关键基因。
李洁, 武超, 贾祥堑, 王娟. ‘壶瓶枣’果皮着色物质及其相关基因筛选[J]. 园艺学报, 2024, 51(8): 1728-1742.
LI Jie, WU Chao, JIA Xiangqian, WANG Juan. Screening of Ziziphus jujuba‘Hupingzao’Fruit Coloring Substances and Their Related Genes[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2024, 51(8): 1728-1742.
图2 ‘壶瓶枣’3个时期果皮花色苷和类黄酮含量的变化 不同小写字母表示不同时期同一指标差异显著(P < 0.05)。下同。
Fig. 2 Changes in the contents of anthocyanins and flavonoids in the peel of Ziziphus jujuba‘Hupingzao’in three periods Different lowercase letters indicated significant differences in the same index in different periods(P < 0.05).The same below.
化合物种类 Compound type | 含量/(ng · mL-1) Content | 化合物种类 Compound type | 含量/(ng · mL-1) Content |
---|---|---|---|
矢车菊素双葡萄糖苷Cyanidin 3,5-diglucoside | — | 天竺葵色素Pelargonidin 锦葵色素Malvidin | 6.566 15.392 |
矢车菊素半乳糖苷Cyanidin 3-galactoside | 2.809 | 芍药色素Peonidin | 7.794 |
飞燕草素Delphinidin | — | 芦丁(芸香苷)Rutin | 8.714 |
原花色素B4 Procyanidin B4 | 5.720 | 木犀草素Luteolin | 136.234 |
矢车菊素Cyanidin | 21.938 | 槲皮素Quercetin | 44.376 |
双聚原矢车菊甘元Procyanidin B2 | 7.952 | 异鼠李素Isorhamnetin | 32.522 |
矮牵牛色素Petunidin | 23.033 | 山奈酚Kaempferol | 31.923 |
表1 ‘壶瓶枣’果皮中黄酮类物质种类及其含量
Table 1 The content of various flavonoid substances in three kinds of Ziziphus jujuba‘Hupingzao’fruit
化合物种类 Compound type | 含量/(ng · mL-1) Content | 化合物种类 Compound type | 含量/(ng · mL-1) Content |
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矢车菊素双葡萄糖苷Cyanidin 3,5-diglucoside | — | 天竺葵色素Pelargonidin 锦葵色素Malvidin | 6.566 15.392 |
矢车菊素半乳糖苷Cyanidin 3-galactoside | 2.809 | 芍药色素Peonidin | 7.794 |
飞燕草素Delphinidin | — | 芦丁(芸香苷)Rutin | 8.714 |
原花色素B4 Procyanidin B4 | 5.720 | 木犀草素Luteolin | 136.234 |
矢车菊素Cyanidin | 21.938 | 槲皮素Quercetin | 44.376 |
双聚原矢车菊甘元Procyanidin B2 | 7.952 | 异鼠李素Isorhamnetin | 32.522 |
矮牵牛色素Petunidin | 23.033 | 山奈酚Kaempferol | 31.923 |
时期 Stage | 样本 Sample | 原始碱基数 Total bases | 样本碱基总数/Gb Total giga bases | 有效序列数 Total reads | Q20/% | Q30/% | 比对率 Overall mapping rate |
---|---|---|---|---|---|---|---|
白熟期White ripening | 1 | 6 469 880 608 | 6.47 | 44 889 082 | 97.9148 | 93.7792 | 0.946 |
2 | 5 857 844 975 | 5.86 | 40 652 034 | 98.0241 | 94.0759 | 0.944 | |
3 | 6 166 062 009 | 6.17 | 42 803 420 | 97.8849 | 93.6980 | 0.944 | |
半红期Semi-red | 1 | 5 757 384 355 | 5.76 | 39 806 298 | 98.3328 | 94.8011 | 0.952 |
2 | 6 114 634 623 | 6.11 | 42 321 102 | 98.0420 | 94.0131 | 0.951 | |
3 | 6 452 091 835 | 6.45 | 44 670 074 | 98.1427 | 94.3092 | 0.938 | |
全红期Whole-red | 1 | 5 731 716 448 | 5.73 | 39 656 256 | 98.1848 | 94.4039 | 0.953 |
2 | 5 676 944 756 | 5.68 | 39 237 730 | 98.2798 | 94.6434 | 0.952 | |
3 | 6 040 803 819 | 6.04 | 41 780 350 | 98.2849 | 94.6781 | 0.954 |
表2 样品测序数据概述
Table 2 Overview of sample sequencing data
时期 Stage | 样本 Sample | 原始碱基数 Total bases | 样本碱基总数/Gb Total giga bases | 有效序列数 Total reads | Q20/% | Q30/% | 比对率 Overall mapping rate |
---|---|---|---|---|---|---|---|
白熟期White ripening | 1 | 6 469 880 608 | 6.47 | 44 889 082 | 97.9148 | 93.7792 | 0.946 |
2 | 5 857 844 975 | 5.86 | 40 652 034 | 98.0241 | 94.0759 | 0.944 | |
3 | 6 166 062 009 | 6.17 | 42 803 420 | 97.8849 | 93.6980 | 0.944 | |
半红期Semi-red | 1 | 5 757 384 355 | 5.76 | 39 806 298 | 98.3328 | 94.8011 | 0.952 |
2 | 6 114 634 623 | 6.11 | 42 321 102 | 98.0420 | 94.0131 | 0.951 | |
3 | 6 452 091 835 | 6.45 | 44 670 074 | 98.1427 | 94.3092 | 0.938 | |
全红期Whole-red | 1 | 5 731 716 448 | 5.73 | 39 656 256 | 98.1848 | 94.4039 | 0.953 |
2 | 5 676 944 756 | 5.68 | 39 237 730 | 98.2798 | 94.6434 | 0.952 | |
3 | 6 040 803 819 | 6.04 | 41 780 350 | 98.2849 | 94.6781 | 0.954 |
图4 ‘壶瓶枣’3个时期果皮差异表达基因数 BSQ:白熟期;BHQ:半红期;QHQ:全红期。
Fig. 4 The number of differentially expressed genes in the Ziziphus jujuba‘Hupingzao’in the three stages BSQ:White ripening;BHQ:Semi-red;QHQ:Whole red.
图6 ‘壶瓶枣’白熟期与半红期果皮差异基因KEGG富集散点图
Fig. 6 Map of KEGG concentration and distribution point of different genes in pericarp of Ziziphus jujuba‘Hupingzao’at white ripening stage and semi-red stage
图7 ‘壶瓶枣’半红期与全红期果皮差异基因KEGG富集散点图
Fig. 7 Map of KEGG concentration and distribution point of pericarp differential gene in semi-red stage and whole red stage of Ziziphus jujuba‘Hupingzao’
图8 ‘壶瓶枣’白熟期与全红期果皮差异基因KEGG富集散点图
Fig. 8 Map of KEGG concentration and distribution point of different genes in pericarp of Ziziphus jujuba‘Hupingzao’ during white ripening stage and whole red stage
图9 KEGG富集到的不同时期‘壶瓶枣’果皮着色相关代谢通路中差异表达基因热图
Fig. 9 Heat map of differentially expressed genes in metabolic pathways related to Ziziphus jujuba‘Hupingzao’peel coloring at different stages enriched by KEGG
图10 KEGG富集到的‘壶瓶枣’不同时期果皮着色差异表达基因的聚类分析
Fig. 10 Cluster analysis of differentially expressed genes in Ziziphus jujuba‘Hupingzao’ peel coloring at different stages of KEGG enrichment
图11 花色苷合成通路图 3个色块从左到右表示白熟期、半红期和全红期的表达量。
Fig. 11 Diagram of anthocyanin synthesis pathway Three color blocks from left to right represent the expression of white ripe stage,semi-red stage and whole red stage.
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|
[5] |
|
常世敏, 生吉萍, 申琳. 2004. 冬枣果皮红色素提取及其性质的分析研究. 保鲜与加工,(5):18-20.
|
|
[6] |
|
迟馨, 王心悦, 宋来庆, 姜中武, 杜晓云. 2019. 苹果果皮着色的研究进展. 烟台果树, 147 (3):4-6.
|
|
[7] |
|
[8] |
doi: 10.1104/pp.105.067231 pmid: 16384897 |
[9] |
|
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
|
李洁. 2019. 生长调节剂对壶瓶枣(Ziziphus jujuba‘Hupingzao’)果实转色调控机制研究[博士论文]. 太谷: 山西农业大学.
|
|
[13] |
|
[14] |
|
李晓, 赵文恩, 田武韬, 时国庆, 郭朋辉, 胡利强. 2009. 枣皮红色素的成分分离分析研究. 天津化工, 23 (3):37-39.
|
|
[15] |
|
[16] |
|
[17] |
|
[18] |
|
苗利军, 刘孟军, 彭红丽, 王静, 秦子禹, 邹磊, 张颖. 2008. 枣果中总黄酮含量分析. 安徽农业科学,(22):9460-9461.
|
|
[19] |
|
[20] |
|
[21] |
|
任正恺, 黄少鹏, 冯顺, 寇静静, 吴凡, 李翠玲, 李茂富. 2023. 油梨果皮着色与关键酶活性相关性分析. 分子植物育种, https://kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20230516.1424.020.html.
|
|
[22] |
|
[23] |
|
[24] |
|
石倩倩. 2019. 枣果实色泽性状形成的分子机制研究[博士论文]. 杨凌: 西北农林科技大学.
|
|
[25] |
doi: 10.1016/j.pbi.2006.03.011 pmid: 16603411 |
[26] |
|
[27] |
|
许海峰, 王中堂, 陈新, 刘志国, 王利虎, 刘平, 刘孟军, 张琼. 2022. 冬枣果皮着色相关类黄酮靶向代谢组学及潜在MYB转录因子分析. 园艺学报, 49 (8):1761-1771.
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2021-0326 |
|
[28] |
|
[29] |
|
游凤, 黄立新, 张彩虹, 谢普军, 张耀雷. 2013. 冬枣皮色素各组分光谱性质及结构的初步研究. 食品工业科技, 34 (13):99-102,105.
|
|
[30] |
|
[31] |
doi: 10.7506/spkx1002-6630-20200901-003 |
赵婧, 李涵涵, 千文, 朴昌善, 杨长青. 2021. 黑果腺肋花楸果中总花色苷含量测定方法的比较. 食品科学, 42 (18):212-217.
|
|
[32] |
|
[1] | 刘新月, 翟昭慈, 陶佳淋, 冯 坤, 蔡晓腾, 刘志国, 刘孟军, . 不同落叶剂对冬枣落叶效果及养分回流的影响[J]. 园艺学报, 2024, 51(9): 2120-2130. |
[2] | 匡美美, 李黎, 马建伟, 刘原, 蒋鸿霏, 雷瑞, 满玉萍, 王一帆, 黄波, 王彦昌, 刘世彪. 利用中华猕猴桃杂交后代转录组测序筛选抗溃疡病相关基因[J]. 园艺学报, 2024, 51(8): 1743-1757. |
[3] | 段敏杰, 李怡斐, 王春萍, 杨小苗, 黄任中, 黄启中, 张世才. 辣椒果实类胡萝卜素调控因子转录组和靶向代谢组分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(8): 1773-1791. |
[4] | 马波, 李雷, 胡增辉, 冷平生, 汪进萱, 冷卓, 杨艺慧, 贾黎明, 吴静. 紫丁香SoF3′H对花瓣中花青苷合成的功能解析[J]. 园艺学报, 2024, 51(8): 1833-1843. |
[5] | 王稳, 张鹏, 王志敏, 刘根忠, 包志龙, 马方放. 菊花脑管状花响应蔗糖饲喂的差异基因分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(6): 1297-1310. |
[6] | 王文军, 王晶晶, 陈奇凌, 郑强卿. 灰枣优质高产主干树形参数的确立及建模[J]. 园艺学报, 2024, 51(4): 832-846. |
[7] | 赵若雨, 郭晓雪, 朱文慧, 李瑞梅, 赵佳雪, 杜丹, 代丽, 刘志国, 王立新, 刘孟军. 枣77个品种果肉愈伤组织诱导培养研究[J]. 园艺学报, 2024, 51(4): 903-914. |
[8] | 张文昊, 张辉, 刘雨婷, 王艳, 张迎迎, 王馨曼, 王全华, 朱为民, 杨学东. 番茄含糖量不同的两个材料果实转录组初步分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(2): 281-294. |
[9] | 谢文杰, 陈西玲, 石国朝, 张鹏, 李新岗, 张睿, 段晓姗. 设施栽培‘冬枣’花发育和花蜜分泌规律的研究[J]. 园艺学报, 2024, 51(12): 2735-2742. |
[10] | 卜文轩, 姚奕平, 黄宇, 杨星宇, 罗小宁, 张旻桓, 雷维群, 王政, 田珈宁, 陈露洁, 秦莉萍. ‘呼红’牡丹高温胁迫响应生理与转录组分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(12): 2800-2816. |
[11] | 王海珍, 应瑶琳, 王雨晴, 吕瑞恒, 韩路. 软枣猕猴桃品种耐热性差异分析与评价[J]. 园艺学报, 2024, 51(12): 2857-2870. |
[12] | 蒋政华, 刘胜军, 刘文洁, 魏冉冉, 何政辰, 程超, 唐政, 刘保艳, 谢宗周, 叶俊丽, 柴利军, 岳鹏涛, 邓秀新. 基于Pull-Down/MS技术筛选柑橘CsMYC2和CsMPK6的互作蛋白[J]. 园艺学报, 2024, 51(12): 2913-2927. |
[13] | 麦斯乐, 王艳蒙, 朱学慧, 韩守安, 王 敏, 谢 辉, 杭林枫, 张 雯, . 冠菌素对‘火焰无核’葡萄内源激素及花色苷合成关键酶活性的影响[J]. 园艺学报, 2024, 51(10): 2413-2426. |
[14] | 罗 轩, 陈庆红 , 张 蕾, 高 磊, 白福玺, 汪 志, 叶丽霞, 彭 珏. 红肉软枣猕猴桃新品种‘金香红’[J]. 园艺学报, 2023, 50(S1): 27-28. |
[15] | 代红军, 魏强, 贺琰, 汪月宁, 王振平. 油菜素内酯对高温胁迫下葡萄花色苷合成及果实品质的影响[J]. 园艺学报, 2023, 50(8): 1711-1722. |
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