园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (2): 281-294.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2023-0761
张文昊1,2, 张辉1, 刘雨婷1, 王艳3, 张迎迎1, 王馨曼1, 王全华2, 朱为民1, 杨学东1,*(
)
收稿日期:2023-12-18
修回日期:2024-01-14
出版日期:2024-02-25
发布日期:2024-02-26
通讯作者:
基金资助:
ZHANG Wenhao1,2, ZHANG Hui1, LIU Yuting1, WANG Yan3, ZHANG Yingying1, WANG Xinman1, WANG Quanhua2, ZHU Weimin1, YANG Xuedong1,*(
)
Received:2023-12-18
Revised:2024-01-14
Published:2024-02-25
Online:2024-02-26
摘要:
以高含糖量(8%)和普通含糖量(4.5%)番茄为研究材料,选取绿熟期、转色期、粉红期和红熟期的果实样品,通过转录组测序比较两种材料间的基因表达差异。分析表明,普通番茄与高糖番茄4个时期共有的差异基因有288个,其中下调的有174个,上调的有114个,转色期特有的差异表达基因数量最多。GO分析表明,差异表达基因显著富集在转色期,且富集的GO功能类也最多。KEGG分析表明,转色期富集的差异表达基因及相关通路最多,主要集中在糖、酸代谢等通路。对糖、酸代谢过程关键酶的相关基因进行聚类分析,发现有30个关键差异表达基因。
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图1 普通番茄与高糖番茄主要糖酸含量的变化 同一材料中不同小写字母表示不同时期差异显著(P < 0.05)。
Fig. 1 The changes in main sugars and acids between common and high sugar tomatoes Different lowercase letters in the same material indicate significant differences among different stage at 0.05 level.
| 时期 Developmental stage | GO数量 All GOs | 总差异基因 All DEGs | 下调差异基因 Down-regulated DEGs | 上调差异基因 Up-regulated DEGs |
|---|---|---|---|---|
| 绿熟期Mature green | 673 | 5 163 | 2 524 | 2 639 |
| 转色期Breaker | 768 | 8 544 | 3 351 | 5 193 |
| 粉红期Pink | 651 | 3 293 | 1 832 | 1 461 |
| 红熟期Red ripe | 657 | 4 552 | 2 495 | 2 057 |
表1 普通番茄与高糖番茄的差异表达基因GO富集数量
Table 1 The enrichment quantity of DEGs in GO between common and high sugar tomatoes
| 时期 Developmental stage | GO数量 All GOs | 总差异基因 All DEGs | 下调差异基因 Down-regulated DEGs | 上调差异基因 Up-regulated DEGs |
|---|---|---|---|---|
| 绿熟期Mature green | 673 | 5 163 | 2 524 | 2 639 |
| 转色期Breaker | 768 | 8 544 | 3 351 | 5 193 |
| 粉红期Pink | 651 | 3 293 | 1 832 | 1 461 |
| 红熟期Red ripe | 657 | 4 552 | 2 495 | 2 057 |
| 发育时期 Developmental stage | 通路数量 Pathways | 总差异基因 All DEGs | 下调差异基因 Down-regulated DEGs | 上调差异基因 Up-regulated DEGs |
|---|---|---|---|---|
| 绿熟期Mature green | 105 | 802 | 443 | 359 |
| 转色期Breaker | 116 | 1 406 | 668 | 738 |
| 粉红期Pink | 100 | 521 | 252 | 269 |
| 红熟期Red ripe | 106 | 725 | 392 | 333 |
表2 普通番茄与高糖番茄的差异表达基因通路富集分析
Table 2 The enrichment analysis of DEGs in pathways between common and high sugar tomatoes
| 发育时期 Developmental stage | 通路数量 Pathways | 总差异基因 All DEGs | 下调差异基因 Down-regulated DEGs | 上调差异基因 Up-regulated DEGs |
|---|---|---|---|---|
| 绿熟期Mature green | 105 | 802 | 443 | 359 |
| 转色期Breaker | 116 | 1 406 | 668 | 738 |
| 粉红期Pink | 100 | 521 | 252 | 269 |
| 红熟期Red ripe | 106 | 725 | 392 | 333 |
图7 KEGG富集到的高糖番茄与普通番茄在糖酸代谢途径中差异表达的基因热图 A:SS:蔗糖合成酶、SPS:磷酸蔗糖合成酶;B:HXK:己糖激酶、FK:果糖激酶;C:AI:酸性转化酶、NI:中性转化酶;D:PEPC:磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、MDH:苹果酸脱氢酶、CS:柠檬酸合酶;E:Starch synthase:淀粉合成酶、α-amylase:α淀粉酶、β-amylase:β淀粉酶;F:TPS:海藻糖合成酶、TPP:海藻糖酸化酶。H:高糖番茄;L:普通番茄;G:绿熟期;B:转色期;P:粉红期;R:红熟期。
Fig. 7 The heat map of DEGs in sugar and acid metabolism pathways between high sugar and common tomatoes enriched by KEGG A:Sucrose synthase SS,sucrose phosphate synthase SPS;B:Hexokinase HXK,fructose kinase FK;C:Acid and neutral invertase;D:Phosphoenolpyruvate carboxylase PEPC,malate dehydrogenase MDH,citrate synthase CS;E:Starch synthase,α-amylase,β-amylase;F:Trehalose synthase TPS,trehalose acidification enzyme TPP. H:High sugar tomato;L:Common tomato;G:Mature green stage;B:Breaker stage;P:Pink stage;R:Red ripe stage.
图8 高糖番茄与普通番茄在糖、酸代谢途径中差异表达基因的聚类分析 H:高糖番茄;L:普通番茄。G:绿熟期;B:转色期;P:粉红期;R:红熟期。
Fig. 8 The clustering analysis of DEGs in sugar and acid metabolism pathways between high sugar and common tomatoes H:High sugar tomato;L:Common tomato;G:Mature green stage;B:Breaker stage;P:Pink stage;R:Red ripe stage.
图9 高糖番茄(H)与普通番茄(L)差异表达基因转录组测序(FPKM)与qRT-PCR相对表达量(relative)检测验证
Fig. 9 Validation of DEGs transcriptome sequencing(FPKM)and qRT-PCR relative expression(relative)assays between high sugar and common tomatoes
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