中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (6): 1173-1194.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.010
孙萍1(), 朱文灿2,3(
), 林贤锐1, 吴嘉颀1, 曹译文1, 陈辰斐1, 王轶1, 朱建锡1, 贾惠娟4, 钱敏杰2,3(
), 沈建生1(
)
收稿日期:
2024-09-07
接受日期:
2024-10-20
出版日期:
2025-03-25
发布日期:
2025-03-25
通信作者:
联系方式:
孙萍,E-mail:sunpingzju@163.com。朱文灿,E-mail:wencanzhu@hainanu.edu.cn。孙萍和朱文灿为同等贡献作者。
基金资助:
SUN Ping1(), ZHU WenCan2,3(
), LIN XianRui1, WU JiaQi1, CAO YiWen1, CHEN ChenFei1, WANG Yi1, ZHU JianXi1, JIA HuiJuan4, QIAN MinJie2,3(
), SHEN JianSheng1(
)
Received:
2024-09-07
Accepted:
2024-10-20
Published:
2025-03-25
Online:
2025-03-25
摘要:
【目的】 桃的果皮色泽与果实的外观品质和经济价值紧密相关,花青苷是桃果皮着色的决定性色素物质。本研究基于代谢组和转录组联合分析,探究梅雨季节寡照多雨的环境条件对桃果皮类黄酮(花青苷、黄酮醇、原花青素)含量和类黄酮合成相关基因表达的影响,鉴定和挖掘桃类黄酮生物合成通路关键基因以及转录调控因子,为改善梅雨季节桃栽培措施、促进桃果皮着色以及进一步丰富桃类黄酮生物合成分子机制提供应用依据和理论基础。【方法】 以桃品种‘中金蟠7-12号’为试材。模拟多雨环境栽培为T1试验组,模拟寡照多雨环境栽培为T2试验组以及避雨栽培(模仿正常栽培环境)为CK对照组。在不同时期(0D和24D),对不同处理的桃果实果皮样品进行代谢组测定以及转录组测序(RNA-Seq)分析。进一步通过KEGG富集通路以及加权基因共表达网络分析(WGCNA)鉴定调节类黄酮化合物生物合成的关键候选基因。【结果】 代谢组测定结果显示,矢车菊素-3-O-葡萄糖苷、原花青素B1和槲皮素-3-O-葡萄糖苷分别为桃果皮中花青苷、原花青素和黄酮醇的主要成分。其中,矢车菊素-3-O-葡萄糖苷是桃果皮红色着色的决定性物质。T1和T2处理均抑制了桃果皮的花青苷含量,并且以T2处理的抑制效果更显著。通过RNA-Seq分析,共鉴定得到8 296个差异表达基因(DEG),其中24D-T1 vs 0D组间筛选得到的DEG数目最多,为6 879个。通过WGCNA,来自于绿松石、红色、绿黄色、棕色、蓝色和紫红色模块的基因被鉴定为参与调节桃果实果皮中类黄酮化合物生物合成的候选基因。KEGG富集分析显示,代谢途径是除了绿松石模块外,其他所有模块候选基因中被富集到最多的通路。基于WGCNA,鉴定确认了15个类黄酮生物合成通路相关结构基因,此外还鉴定得到了MYB、bHLH、ERF、bZIP以及C2H2等转录因子。【结论】 梅雨季节的多雨寡照显著抑制了桃果皮中花青苷的积累以及桃果实果皮的转红,避雨栽培可以在雨季提高桃果实的外观品质和经济价值。此外,鉴定得到一些与类黄酮生物合成密切相关的关键结构基因和调控基因,可为梅雨季节改善桃果实着色提供理论指导。
孙萍, 朱文灿, 林贤锐, 吴嘉颀, 曹译文, 陈辰斐, 王轶, 朱建锡, 贾惠娟, 钱敏杰, 沈建生. 基于代谢组和转录组解析多雨寡照对桃果皮着色和类黄酮积累的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(6): 1173-1194.
SUN Ping, ZHU WenCan, LIN XianRui, WU JiaQi, CAO YiWen, CHEN ChenFei, WANG Yi, ZHU JianXi, JIA HuiJuan, QIAN MinJie, SHEN JianSheng. Effects of Rainy and Low Light Conditions on Coloration and Flavonoid Accumulation in Peach Peel Based on Metabolomic and Transcriptomic Analyses[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(6): 1173-1194.
表1
引物序列"
基因编号Gene ID | 正向引物Forward primer (5′-3′) | 反向引物Reverse primer (5′-3′) |
---|---|---|
Prupe.7G168300_v2.0.a1 | GGACTGGACACAGAGGCATT | GGGGCATTTTGGGTAGAAAT |
Prupe.1G376400_v2.0.a1 | GGGGTGCTAGACATCCTCAA | CTGGTGCTCTTCGACATTCA |
Prupe.4G200500_v2.0.a1 | TGAAGGGCTGTGATGGTGTA | TCCAAGGTTCCTTTGATTGC |
Prupe.2G324700_v2.0.a1 | TGCCTCTCCCAACACTCTCT | CCATCAGCCACATCAAACAC |
Prupe.2G212900_v2.0.a1 | TCTGGGGAGCAGAAGAAGAA | CAGGCATTGCATAGGGTTTT |
Prupe.8G125100_v2.0.a1 | ACGCCCTATTGACACAGTCC | CTTGGGCCCCTTTTTGTTAT |
Prupe.7G225600_v2.0.a1 | TGTCTCAGCCGTGAAAGATG | TGCAGAAGCAGAAGCAGAAA |
Prupe.3G240000_v2.0.a1 | AAGGGTGGACTCGTTTTGTG | TCTTCTCCTCCCCTCTCGAT |
β-actin | GATTCCGGTGCCCAGAAGT | CCAGCAGCTTCCATTCCAA |
图1
不同处理下桃果实的果皮表型以及代谢组学分析 A:3种处理下桃果实的代表性图像Representative images of peach fruits under three treatments。B:3种处理下桃果实果皮中不同类黄酮化合物组分含量The contents of different flavonoid compounds in peach fruit peel under three treatments。每个值代表3个生物学重复的平均值±标准差,无相同字母的数值表示差异显著Each value represents the mean±standard deviation of three biological replicates. There is no significant difference between values containing the same letter (P<0.05)"
表2
RNA-Seq文库的质量和产量统计"
样品 Sample | 原始数据 Raw reads | 过滤后数据 <BOLD>C</BOLD>lean reads | 过滤后碱基总数 Clean base (G) | 测序错误率 Error rate (%) | 碱基质量值 Q20 (%) | 碱基质量值 Q30 (%) | GC含量 GC content (%) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
0D-1 | 46947136 | 45207546 | 6.78 | 0.03 | 97.83 | 93.78 | 46.90 |
0D-2 | 45181526 | 43587342 | 6.54 | 0.02 | 98.16 | 94.61 | 46.71 |
0D-3 | 43048874 | 41413698 | 6.21 | 0.02 | 98.12 | 94.44 | 46.82 |
24D-T1-1 | 45453162 | 43941034 | 6.59 | 0.02 | 98.12 | 94.49 | 46.88 |
24D-T1-2 | 43462974 | 42019444 | 6.30 | 0.02 | 98.16 | 94.56 | 46.90 |
24D-T1-3 | 51322012 | 49684760 | 7.45 | 0.02 | 98.07 | 94.34 | 47.14 |
24D-T2-1 | 46961188 | 45358530 | 6.80 | 0.02 | 98.14 | 94.50 | 46.56 |
24D-T2-2 | 51255062 | 49645836 | 7.45 | 0.02 | 98.04 | 94.26 | 46.88 |
24D-T2-3 | 50412392 | 48881676 | 7.33 | 0.02 | 98.16 | 94.57 | 46.82 |
24D-CK-1 | 47734934 | 46239584 | 6.94 | 0.03 | 97.99 | 94.12 | 46.58 |
24D-CK-2 | 52248104 | 50503542 | 7.58 | 0.02 | 98.15 | 94.52 | 46.88 |
24D-CK-3 | 56671330 | 54632786 | 8.19 | 0.03 | 98.02 | 94.22 | 47.14 |
图2
RNA-Seq结果分析 A:样品相关性分析图,数值表示皮尔逊相关系数Sample correlation analysis chart, the value represents Pearson correlation coefficient;B:组间对比筛选到的DEG数目统计Statistics of the number of DEGs selected through comparison between different groups;C:DEG层次聚类分析热图,蓝色到红色代表基因表达水平从低到高The hierarchical clustering analysis heatmap of DEGs, with blue to red representing gene expression levels from low to high"
图5
GO富集分析 1:细胞过程Cellular process;2:代谢过程Metabolic process;3:刺激反应Response to stimulus;4:生物调节Biological regulation;5:生物过程调控Regulation of biological process;6:发展过程Developmental process;7:多细胞生物过程Multicellular organismal process;8:本地化Localization;9:生殖Reproduction;10:信号Signaling;11:生殖过程Reproductive process;12:物种间的生物过程Biological process involved in interspecies;13:生物过程的负向调节Negative regulation of biological process;14:生物过程的正向调节Positive regulation of biological process;15:发育Growth;16:细胞解剖实体Cellular anatomical entity;17:含蛋白质复合物Protein-containing complex;18:结合Binding;19:催化活动Catalytic activity;20:转运活动Transporter activity;21:ATP依赖性活动ATP-dependent activity;22:转录调节活动Transcription regulator activity;23:结构分子活动Structural molecule activity;24:分子功能调节活动Molecular function regulator activity;25:分子换能器活动Molecular transducer activity;26:抗氧化活动Antioxidant activity;27:翻译调节活动Translation regulator activity;28:分子衔接子活动Molecular adaptor activity;29:蛋白质折叠伴侣Protein folding chaperone;30:分子载体活动Molecular carrier activity;31:细胞骨架运动活动Cytoskeletal motor activity;32:小分子传感器活动Small molecule sensor activity;33:蛋白标签Protein tag"
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