转录组学分析揭示MADS

1、解析人：张玉娟 关键词：转录组测序、柑橘、转录因子中文题目：转录组学分析揭示MADS-box转录因子可能参与柑橘果实成熟的早 熟调节文章题目： Transcriptomic analysis ofCitrus clementinamandarin fruits maturation reveals a MADS -box transcription factor that might beinvolved in the regulation of earliness期刊名：BMC Plant Biology发表时间：201902 IF： 3.67作者单位：Instituto Valencian

2、o de Investigaciones Agrarias测序产品：真核有参转录组样品来源：柑橘文章类型：研究类文章摘要利用RNA-seq对成熟过程中3个突变的转录组进行了时间进程分析。结果 表明，在这些突变体中，果实成熟过程中的早熟和晚熟与一组基因表达的提前或 延迟有关，这些基因可能与饱和过程有关。对已知参与果实成熟调节的转录因子 的详细分析确定了 MADS-box家族的一个成员，其在早熟突变体ARR中的表达 较低，在晚熟突变体HER中的表达较高。该基因在成熟期的表达模式基本上与 乙烯生物合成基因、SAM和ACC合成酶和ACC氧化酶的表达模式相反。该基 因在早熟突变体中以半合子剂量存在。研究

3、背景早熟和晚熟品种的选育是柑橘育种的重要目标，掌握控制早熟和晚熟过程的遗 传机制，形成早熟和晚熟表型至关重要。研究材料三种不同品种的CLE （中熟），ARR（早熟）和HER （晚熟），对9月至12月 的果实成熟的不同时间点取样（果皮果肉分开抽提，然后等量混合）然后进行转 录分析。研究结果不同品种在成熟过程中表现出生理特征差异通过在指定日期测量所有样本柑橘的颜色变化、酸度变化、糖含量和酸度比 来确定每个品种的成熟状态。外部成熟的主要差异可以在花后189天观察到，此时ARR明显变成橙色，而CLE褪去绿色，HER仍然有绿色果实。痛 RiH CiTl 痛 RiH CiTl KF1 AEK2CLE 上E

4、E2果实成熟过程中的时序分析maSigPro分析共得到5356个显著基因（FDR 0.7），随着成熟过 程而变化的表达模式，根据其表达谱分为不同的簇。A： control, 3个品种的表达模式相似，且品种间没有差异。在成熟过程中表达 明显增加的有501个，明显降低的有278个。B:CLE and ARR表达模式相似，而HER有所不同，表达整体相对延迟。 C： ARR表达模式不同，与其它品种的差异随着时间的推移而减少。D:表达模式不同，HER表达延迟明显。转录本的功能注释揭示与成熟相关的主要过程GO、和KEGG分析表明果实成熟过程中最具代表性的pathway包括植物激 素信号转导、氧化磷磷酸化、

5、淀粉和蔗糖代谢或糖分解/糖异生途径。最丰富的 转化GO term包括对氧化还原过程的反应、转录调节、对脱落酸的反应、蔗糖代 谢过程、跨膜运输或戊糖磷酸分流。色素的形成是柑橘成熟过程中的一个主要特 征，颜色变化的时间在很大程度上决定了柑橘被归类为早熟或晚熟品种。我们的 分析集中在与颜色变化和水果酸度有关的基因上，从未成熟果实果皮的绿色变化 到成熟果实果皮和果肉的橙色，意味着叶绿素和类胡萝卜素生物合成的降解。与 叶绿素生物合成或降解相关的42个基因中，那些标注有叶绿素、叶绿素a生物 合成或叶绿素周期的基因属于呈现下降表达模式的聚类。柑橘果肉酸度是影响果 实风味品质的关键因素，柑橘果肉酸度与柠檬酸浓

6、度相关。柠檬酸盐在成熟的生 长阶段积累，达到峰值后，随着果实成熟，柠檬酸盐逐渐减少。Tabte 2 Mort aburdant path响仲 n dustErsTbl白 $4,席m*号 invWd In chl3QphYll m白说bolhsm。计隋rent苗II,曲MpresseH during ripTbl白 $4,席m*号 invWd In chl3QphYll m白说bolhsm。计隋rent苗II,曲MpresseH during rip白nini 也rm acc. numtMr atPhyiXHDrTw (CIcMvJ Ctatiff GO TERM StSHEptKinBltHH

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17、据库共鉴定到593个TFs，通过与CLE品种的叶片、根和韧 皮部转录组数据的TFs基因表达进行比较，鉴定得到273个TF在果实中高表达， 在时序分析中同样鉴定到的有40个。所发现的大量基因转录因子与功能注释结 果一致，GO term“regulation of transcrip -tion, DNA-templated”是第二丰富的，表 明果实成熟受到严格的遗传控制。通过blastP和系统发育分析在番茄中鉴定到序列相似的、已知功能的TF,在图上展示了具体的表达模式。5.编码MADS-box转录因子的Ciclev10021357基因可能与果实成熟有关Ciclev10021357基因在126 DPE显示和表达模式可能与果实早熟和晚熟的表型 有关。尽管Ciclev10021357基因表达水平较低，但在果实中表达差异较大，其 转录水平在早熟品种 ARR中明显较低，在晚熟品种 HER中明显较高。Ciclev10021357蛋白属于MADS-box转录因子家族一员。6. qRT-PCR 验证 RNA-seq 结果选择了 5个基因进行qRT-PCR反应分析，通过qRT-PCR反应获得基因表达 差异与RNA-seq数据结果一致。结论柑橘果实