科研产出
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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红花槭‘艳红’与‘金色秋天’叶色相关化学成分的比较研究
《安徽农业大学学报 》 2019 CSCD
摘要：‘艳红’、‘金色秋天’均是从红花槭实生群体中选育得到的良种,其秋叶分别呈现艳红色和金黄色。为了揭示红花槭秋季叶片变红或变黄的生化水平代谢机制,以这两个无性系良种为试材,分别在5个不同发育阶段对叶片中的叶绿素、花青素苷、类胡萝卜素、可溶性糖的含量及叶片pH值进行测定,并对变色后的花青素苷的成分进行定量分析。在转色期,两者叶片的叶绿素含量均呈下降趋势,其中‘金色秋天’在转色末期叶片的叶绿素含量仅为0.06 mg·g-1;在相同时期,两者叶片中的类胡萝卜素含量差异不显著,其含量随变色过程呈下降趋势;两者可溶性糖的含量均呈现先上升后下降的趋势,在转色中期达到峰值;叶片pH值变化不显著;分光光度法检测表明,变色后,‘艳红’的花青素苷含量上升约3倍,而‘金色秋天’的花青素苷含量上升幅度较小。液相色谱(HPLC)分析表明,两个良种叶片中花青素苷均以矢车菊素为主,占95%以上,另含少量飞燕草色素;叶片转色后,‘艳红’中的矢车菊素含量是‘金色秋天’的2.6倍。结果显示,叶绿素含量的降低与矢车菊素类花青素苷的合成是红花槭叶片秋季呈色的主要决定因素,其中红叶的形成与矢车菊素含量的倍增密切相关。
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