基于转录组分析‘云香’水仙萜类合成途径基因的研究

发布时间：2020-07-15 14:16

【摘要】：为深入挖掘中国水仙(Narcissus tazetta var.Chinensis)萜类合成途径中的关键酶基因,探讨中国水仙花香的遗传基础及了解萜类代谢途径分子调控模式。本研究通过整理‘云香’水仙花苞期与盛花期的花瓣与副冠转录组数据,筛选挖掘萜类生物合成途径中的重要结构酶基因,克隆出萜类合成途径关键基因IDI和HDR,采用荧光定量PCR分析其在云香水仙开花过程中的表达水平,同时采用顶空进样法结合GC-MS技术,对‘云香’水仙不同开花时期花瓣与副冠的挥发性化合物以及其父母本‘白花1号’与‘黄花1号’水仙盛花期香气成分进行了定性定量分析,结合挥发性萜类化合物物与转录组数据分析对IDI和HDR基因进行探讨。本研究的开展对中国水仙萜类合成途径研究提供了一定的基因资源与理论基础。通过‘云香’水仙花苞期与盛花期花瓣与副冠转录组测序分别产出54,517,142、54,431,118、52,132,752和53,415,454个clean reads,组装成59,597、64,746、60,654和53,562个Unigenes,所得Unigenes通过blastn再注释获得17种萜类合成相关的酶共52个。经过二次筛选获得11个与萜类合成相关的候选基因:AACT,HMGS,HMGR,DXS,DXR,HDS,HDR,IDI,GPS,GGPS,FPS,qRT-PCR验证其转录水平与转录组测序结果趋势一致。采用顶空进样法结合GC-MS技术对‘云香’水仙花苞期与盛花期副冠和花瓣的萜类挥发物进行定性定量分析。结果表明,‘云香’水仙主要挥发性成分为罗勒烯与反式罗勒烯,盛花期副冠中香气成分种类与含量均比花瓣中多,且相对于花苞期呈明显上升增加的趋势,而花瓣中两个时期差异不大。对比‘白花1号’与‘黄花1号’水仙盛花期香气成分发现三者均含有较高成分的罗勒烯与反式罗勒烯,而其他挥发性成分的种类与含量差异较大,推测罗勒烯与反式罗勒烯为其主要赋香物质。通过RT-PCR技术从‘云香’水仙盛花期花瓣中分别克隆得到一个IDI和一个HDR基因,命名为NaIDI和NaHDR。两个基因的ORF分别为858bp和1383bp,编码285和460个氨基酸。生信分析结果表明两者所编码的蛋白均为酸性且稳定的疏水性蛋白,预测均定位于叶绿体;序列比对显示NaIDI与‘金盏银台’水仙,黄花水仙,番木瓜、葡萄、油橄榄的氨基酸序列相似度分别达到97.19%,96.14%,81.58%,79.49%,83.46%,NaHDR与芦笋、油棕、小果野芭蕉、凤梨、橡胶树的氨基酸序列相似度分别达到88.79%,83.96%,82.93%,81.21%,84.72%。系统进化分析表明NaIDI与水仙、芦笋、油棕亲缘关系比较近,NaHDR则与水稻、芦笋亲缘关系较近。通过实时荧光定量分析NaIDI及NaHDR在云香水仙盛花期不同开花时期花瓣与副冠中的转录水平,结果表明,NaIDI在不同开花时期中表达具有显著差异,其在花苞期与花蕾期表达水平表达较低,始花期与盛花期显著上升;NaHDR在整个开花过程中均呈上升趋势,NaIDI与NaHDR在副冠中表达均比花瓣中高,表明NaIDI与NaHDR在萜类代谢过程萜类化合物的合成与积累起着重要的作用。
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S682.21
【图文】：

挥发性成分,水仙花,花瓣,总离子流

完成；载气为高纯度 He。质谱条件：捕集阱温度 60℃解吸 0.5min，质量扫描范围为：40-600amu。所得质谱图谱通过计算机标准质谱图库（NIST2011）进行检索，参考检索数据符合度结合相关文献进行人工图谱解析，鉴定其化学成分；采用峰面积归一化法进行定性的统计计算，确定各个化合物成分的相对百分含量，重复三次取平均值。3.2 结果与分析3.2.1 ‘云香’水仙不同时期花瓣与副冠挥发性成分分析所取材料为花苞期与盛花期副冠与花瓣鲜样，所测挥发性成分总离子流图见图 3-1 至图 3-4，挥发性成分的名称和相对含量见表 3-1。

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图 3-2 ‘云香’水仙花苞期副冠挥发性成分总离子流图Fig.3-2 Total ionic chromatogram of volatiles of corolla at the flower budstageof N.tazetta‘Yun Xiang’

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表 3-1 ‘云香’水仙不同时期期花瓣与副冠的挥发性成分Tab.3-1 Volatile components of petals and corolla of N.tazetta var.‘Yun Xiang’at different flowerstages化合物 Compounds相对含量 Relative content/%花苞期花瓣（1P）花苞期副冠（1C）盛花期花瓣（4P）盛花期副冠（4C）2-(氮丙啶-1-基)乙胺 0.192 0.241羟基脲 0.957 18.239 5.443 4.247图 3-4‘云香’水仙盛花期副冠挥发性成分总离子流图Fig.3-4 Total ionic chromatogram of volatiles of corolla at the full-bloomstageof N.tazetta‘Yun Xiang’

【参考文献】