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、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。
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