'黑比诺'葡萄不同叶龄叶片叶绿体内淀粉积累及其相关基因表达差异分析

摘要：

[目的]随着叶龄的增长,葡萄叶片叶绿体内淀粉积累增加,但是调控其淀粉积累的分子机理还未见报道,本研究通过筛选参与调控淀粉积累的潜在基因,阐明葡萄不同叶龄叶片叶绿体中淀粉积累的分子机理.[方法]以2年生'黑比诺'(Pinot Noir)葡萄为试材,观察不同叶龄叶片叶绿体内淀粉积累动态,并采用高通量测序技术进行转录组分析,筛选出与淀粉和蔗糖代谢途径相关的关键酶基因,同时采用实时荧光定量PCR技术对关键基因进行表达验证.[结果]未展开叶(NL)叶绿体内淀粉粒体积较小,积累量少,随着叶龄增长,在生长中叶(GL)和成熟叶(ML)叶绿体内,淀粉粒体积明显增大,积累量增加.转录组测序共得到58.57 GB的有效数据,KEGG富集分析表明,与NL相比,在GL和ML中差异表达的基因显著富集于淀粉与蔗糖代谢通路.分析该通路基因表达模式发现,细胞壁转化酶(cell wall invertase,CWINV)、磷酸葡萄糖变位酶(Phosphoglucomutase,PGM)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase,AGPase)等基因参与蔗糖转化为淀粉合成前体腺苷二磷酸葡萄糖(adenosine diphosphate glucose,ADPG)的过程,且随叶龄增大逐渐上调表达;可溶性淀粉合成酶(soluble starch synthase,SSⅠ)、淀粉分支酶(starch branching enzyme,SBE)、α-淀粉酶(α-amylase,AMY)、β-淀粉酶(β-amylase,BAM)等基因参与淀粉合成与水解过程,同样随叶龄增大上调表达,其中AGPase、SSⅠ、SBE在半结晶结构支链淀粉合成中起重要作用.[结论]随着叶龄的增大,叶绿体中淀粉积累增加;AGPase、SSⅠ、SBE等基因可能是参与调控叶绿体内淀粉积累的关键基因.

关键词：黑比诺、转录组、叶龄、淀粉、淀粉代谢

所属期刊栏目：55

分类号：Q786;R64;S5

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-01-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：4265-4278,中插8-中插16