黄肉苹果转色期前后类胡萝卜素合成相关差异表达基因鉴定

doi:10.16420/j.issn.0513-353x.2016-0449

园艺学报 ›› 2017, Vol. 44 ›› Issue (2): 205-214.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2016-0449

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黄肉苹果转色期前后类胡萝卜素合成相关差异表达基因鉴定

宋成秀，张利义*，张彩霞，田义，丛佩华

中国农业科学院果树研究所，农业部园艺作物种质资源利用重点实验室，辽宁兴城 125100

出版日期:2017-02-25 发布日期:2017-02-25
基金资助:
国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目（CARS-28）；中国农业科学院科技创新工程项目（CAAS-ASTIP）；国家‘863’高技术研究发展计划项目（2011AA100204）

Differential Expression Analysis of the Fruits of Yellow-fleshed Apple and Exploits Genes Involved in Carotenoid Pigmentation

SONG Chengxiu，ZHANG Liyi*，ZHANG Caixia，TIAN Yi，and CONG Peihua

Research Institute of Pomology，Chinese Academy of Agricultural Sciences；Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops（Germplasm Resources Utilization），Ministry of Agriculture，P. R. China，Xingcheng，Liaoning 125100，China

Online:2017-02-25 Published:2017-02-25

摘要/Abstract

摘要：

为了了解黄肉苹果种质成熟时富集类胡萝卜素的分子机制，以黄肉种质‘东北黄海棠’为材料，选择转色期前后（盛花后90 d和115 d）两个发育时期的果实进行RNA-seq测序，分析两个样本差异表达基因，并利用实时荧光定量PCR技术验证获得的类胡萝卜素合成相关差异表达基因的表达水平。结果获得两个样本显著差异表达基因共3 056个，与盛花后90 d果实比较，成熟期果实中有1 270个基因上调表达，1 786个基因下调表达。对这些表达差异基因进行了Pathway富集分析，结果显示差异表达基因涉及类胡萝卜素、苯丙氨酸以及类黄酮等代谢途径，其中类胡萝卜素代谢途径基因有3个上调，4个下调。通过对这7个差异表达基因进一步的qRT-PCR及聚类分析，发现一个新的候选基因MdCCD4b，该基因与菊花以及桃等CCD4聚为一类，与其他作物功能已知的CCD4一样，其表达水平与黄肉种质中类胡萝卜素积累呈负相关，推测黄肉种质果实成熟后类胡萝卜素的富集与MdCCD4b基因显著下调有关。

关键词: 苹果, 黄肉, 转录组, 类胡萝卜素, MdCCD4

Abstract:

The transcriptome of the fruit of a yellow-fleshed apple genotype，‘Dongbei Huanghaitang’in two developing stages（90 and 115 days after full bloom）were compared using RNA-seq，in order to understand the dynamics and differential expression of genes ，including 1 786 genes significantly down-regulated and 1 270 genes significantly up-regulated. These differences genetic gene were noted by Pathway enrichment analysis. A set of 7 differentially expressed genes，enriching in carotenoids metabolic pathways was identified，including 4 genes significantly down-regulated and 3 genes significantly up-regulated in two development stages. A new CCD candidate gene，MdCCD4b，was further found by the methods of Quantitative RT-PCR and evolutionary clustering analysis. It was putatively assumed that the down-regulated expression of MdCCD4b in ripe period likely results in carotenoid accumulation in yellow-fleshed genotype，in that the MdCCD4b had a negative correlated with carotenoid accumulation in apple fruit. These findings lay a basis for further investigation into the molecular mechanism underlying carotenoid accumulation in yellow-fleshed apple.during fruit development and ripening. The results show that the two samples have 3 056 differentially expressed genes

Key words: apple, yellow-flesh, transcriptome, carotenoid, MdCCD4

中图分类号:

S 661.1

宋成秀，张利义*，张彩霞，田义，丛佩华. 黄肉苹果转色期前后类胡萝卜素合成相关差异表达基因鉴定[J]. 园艺学报, 2017, 44(2): 205-214.

SONG Chengxiu，ZHANG Liyi*，ZHANG Caixia，TIAN Yi，and CONG Peihua. Differential Expression Analysis of the Fruits of Yellow-fleshed Apple and Exploits Genes Involved in Carotenoid Pigmentation[J]. ACTA HORTICULTURAE SINICA, 2017, 44(2): 205-214.

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