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全文替换

作者：陆小雨; 陈竹; 唐菲; 傅松玲; 任杰^*

来源：林业科学, 2020, 56(01): 38-54.

• 红花槭
• 花青素苷
• 叶色
• 代谢组
• 转录组

【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、677 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，CHS2，CHS7，CHS8，F3H1，F3H5，F3H7，F3H8，F3H10，F3’H2，LAＲ，FLS1，FLS2，UFGT4 逆向调控天竺葵素苷衍生物和飞燕草素苷衍生物的合成，UFGT5 正向调控矢车菊素苷衍生物的合成。【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。

• 单位
  安徽省农业科学院农业工程研究所; 安徽农业大学