3.基于转录组和代谢组分析研究粉花草莓花瓣中花青涩素的代谢

Abstract

1. 粉红花草莓是一种新的观赏花卉，具有花色鲜艳、花期长、果实可食等特点，是一种很有发展前途的属间杂交（Fragaria×Potentilla）花卉。它的花色从浅粉色到红色不等。果实中积累的色素与栽培草莓果实中积累的色素相同，但与花中积累的色素不同。然而，花色素苷生物合成途径的转录情况在花瓣着色方面还没有完全表征。为了深入了解与花青素生物合成相关的调控网络并确定关键基因，我们对粉花草莓花瓣的转录组和代谢组进行了综合分析。
2. 红色和深粉色花瓣的主要色素是anthocyanins花青素，其中cyanidins花青素是主要的化合物。在白花杂种中未检测到花青素。从粉花草莓品种吉红3个发育阶段的转录组数据库中，共获得50285个非冗余单基因。在发现有显著差异表达的单基因中，57个与花青素或其他类黄酮生物合成有关，其中它们由241个转录因子家族的差异表达成员调控，如40个MYBs、47个bHLHs和41个NACs。在综合分析色素化合物与基因表达谱关系的基础上，探讨了粉花草莓花色形成的机理。基于转录组分析，提出了一个新的假说来解释白花草莓杂交种缺乏颜色表型。FpDFR和FpANS基因的表达模式与不同粉红色草莓杂交种的花青素含量积累规律一致。此外，FpANS、FpBZ1和FpUGT75C1是导致粉红草莓杂交种白色花瓣中花青素缺失的主要因素。同时，FpFLS和FpDFR基因的竞争效应可能进一步抑制花青素的合成。
3. 本文的研究结果对了解草莓花瓣色素积累的分子机制具有重要意义，并将有助于将新的潜在靶基因整合到具有育种价值的粉花草莓品种中。

Background

1. 草莓育种概述
2. 花色是观赏植物最重要的特征之一，受黄酮类、类胡萝卜素、β-半乳糖等多种植物色素的影响[7,8]。花青素是一类黄酮类化合物，是主要的花色色素，能使花色从浅粉色到紫色不等。不同深浅的桃花被认为是由花青素（Cys）引起的，其含量在红色、粉红色和杂色花瓣中变化很大[9]。花青素是通过植物中普遍存在且描述良好的次生代谢途径合成的，如大花蓟、非洲菊、桃李和小麦[10-13]，但由于花青素结构的多样性，调节不同植物花青素合成的分子机制尚未确定。
3. 草莓中花色素研究进展
4. 研究调节花色变异机制的方法介绍

Result

1. 粉花草莓花瓣颜色成分的分类:

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2. RNAseq和组装

   
   
   

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3. 粉花草莓差异表达基因的鉴定

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4. unigene功能注释

   
   
   

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5. 花青素生物合成相关的差异表达基因

   
   
   

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6. 花青素生物合成相关转录因子的鉴定

   
   
   

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Discussion

1. 白花杂交种中红色丢失的原因

   
   
   

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Conclusion

结论本研究从代谢组和转录组水平探讨了花青素生物合成通路在PFS花瓣中的调控网络。总的来说，鉴定了一组与花瓣着色相关的候选基因，包括57个ABP和241个TFs的花着色相关基因。推测了PFS花瓣着色的机理，并认为花色素缺乏是导致后代白花的主要原因。该研究结果为后续研究PFS花中花青素的生物合成和调控的复杂生理过程和分子机制提供了新的见解。

Reference

Xue L , Wang J , Zhao J , et al. Study on cyanidin metabolism in petals of pink-flowered strawberry based on transcriptome sequencing and metabolite analysis[J]. BMC Plant Biology, 2019, 19(1).

原文