科研产出
基于代谢组和转录组的大豆CMS花粉败育机制研究
《大豆科学 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：杂种优势利用是提高大豆产量的有效策略之一,细胞质雄性不育(Cytoplasmic-nuclear Male Sterility,CMS)在大豆杂种优势利用中具有重要作用,为了阐明大豆CMS发生的分子机制,利用大豆CMS系W931A及其保持系W931B的单核小孢子(Uninucleate Microspore,UM)和二胞花粉期(Binucleate Pollen,BP)花蕾进行代谢组学研究,并与转录组数据联合分析,挖掘大豆CMS相关基因及代谢途径.代谢组分析结果显示,在CMS系W931A的UM和BP阶段分别鉴定到147和305个差异代谢物,主要包括脂质及类脂分子化合物、苯丙烷及聚酮化合物和有机杂环化合物等.转录组和代谢组联合分析揭示,差异表达基因(Differentially Expressed Genes,DEGs)和差异代谢物主要参与黄酮类化合物生物合成、苯丙氨酸代谢和苯丙烷类生物合成.在花粉发育过程中,黄酮类及衍生物的合成被显著抑制,F3H(Glyma.01G166200)和FLS(Glyma.06G110600)基因在CMS系W931A中显著下调表达,推测其在相应代谢途径中发挥关键调控作用,导致花药中相关代谢物的差异,进而引发不育系花粉的败育.研究结果有助于构建大豆CMS分子调控网络,并推动大豆CMS分子机制的研究进程.
关键词： 大豆 细胞质雄性不育 代谢组 转录组 黄酮类化合物
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转录组与代谢组联合解析红花槭叶片中花青素苷变化机制
《林业科学 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：【目的】红花槭秋彩叶的形成,与叶片中花青素苷的含量密切相关。本文旨在揭示红花槭中花青素苷的生物合成机理,为其叶色的定向改良提供理论依据。【方法】为解析花青素代谢物积累和基因表达水平的变化,以转色期同时具有绿叶、红叶和黄叶的红花槭特殊单株为材料,用超高效液相色谱串联质谱和高通量RNA测序的方法分别进行代谢组和转录组分析。【结果】1)在红叶-绿叶、黄叶-绿叶、红叶-黄叶3个比较组中,代谢组正离子模式下分别检测出1 377、1 793、1 098个差异积累代谢物,负离子模式下分别检测出789、699、6 778个差异积累代谢物:红叶与绿叶相比,矢车菊素苷衍生物、天竺葵素苷元和飞燕草素苷元及其衍生物含量大幅上升;黄叶与绿叶相比,矢车菊素苷衍生物、飞燕草素苷及其衍生物含量增加,而天竺葵素苷及其衍生物减少。2) 3个比较组中,转录组测序分别检测出28 536、43 017、27 110个差异表达基因:红叶与绿叶相比,花青素苷合成通路中89. 5%的基因表达量增加;黄叶与绿叶相比,花青素苷合成通路中66. 7%的基因表达量增加。3)红花槭花青素苷的生物合成中,有29个差异积累的相关代谢物和48个差异表达基因。4)差异代谢物和基因的网络互作分析显示,ANR和LAR基因正向调节类黄酮产物而逆向调节花青素苷衍生物,ANS和UFGT基因正向调节花青素苷衍生物而逆向调节类黄酮产物。【结论】当红花槭叶片秋季变色时,花青素苷通路中大量基因的表达量上调,同时矢车菊素-3-(6″-乙酰半乳糖苷)和矢车菊素-3-阿拉伯糖苷含量大幅上升,此为红花槭叶片变色的主要驱动因子。
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