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‘橫沖89’油茶轉(zhuǎn)錄組及光合油脂代謝途徑基因表達(dá)分析

2022-07-20 09:39王保明顏士華王勝清陳永忠商建波
經(jīng)濟(jì)林研究 2022年2期
關(guān)鍵詞:亞基光合作用油茶

王保明,顏士華,王勝清,陳永忠,商建波

(1. 湖南應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 農(nóng)林科技學(xué)院,湖南 常德 415000;2. 臨沂科技職業(yè)學(xué)院 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)系,山東 臨沂 276000;3. 湖南省林業(yè)科學(xué)院 國(guó)家油茶研究工程中心,湖南 長(zhǎng)沙 410004)

高通量RNA 測(cè)序分析(RNA-Seq)包括測(cè)序、組裝、基因注釋、基因表達(dá)分析過(guò)程,是研究基因功能的有效途徑,采用該技術(shù)能夠快速、高效、全面地比較分析轉(zhuǎn)錄組,發(fā)掘功能基因,準(zhǔn)確研究基因表達(dá)水平及表達(dá)調(diào)控[1-5]。如,通過(guò)對(duì)C4植物狗尾草Setaria viridis的葉、莖、節(jié)、冠、根、小穗和種子轉(zhuǎn)錄組分析,揭示了其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的規(guī)律,并發(fā)掘出大量與光合效率有密切關(guān)系的光合基因,從而為優(yōu)良種的篩選和品種改良奠定了理論基礎(chǔ)[6]。

油茶是我國(guó)重要的食用油料樹(shù)種,從茶籽中提取的茶油是優(yōu)質(zhì)食用植物油,含有82%~84%的不飽和脂肪酸,其中油酸含量為67.7%~76.7%,其品質(zhì)可與橄欖油相媲美[7]。但是,低產(chǎn)油量目前已成為油茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。因此,開(kāi)展油茶遺傳改良,培育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)油品種已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。研究油茶代謝途徑及基因表達(dá)對(duì)改良品種具有重要的參考價(jià)值。目前,已有利用轉(zhuǎn)錄組研究小果油茶與普通油茶間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系[8]、進(jìn)行優(yōu)良單株間的比較[9],以及有關(guān)轉(zhuǎn)錄因子[10]、油脂合成代謝[11]、基因表達(dá)與葉花可溶性糖含量的關(guān)系等研究的報(bào)道,如,在幼苗期、幼樹(shù)期、初果期等生長(zhǎng)期,基因表達(dá)量與可溶性糖含量、可溶性蛋白含量具有因果關(guān)系[12-13]。但是,目前對(duì)光合作用、CO2固定、脂肪酸以及油茶代謝機(jī)制的解析及基因代謝作用網(wǎng)絡(luò)的研究仍然不足,這嚴(yán)重影響了功能基因研究以及品種改良進(jìn)程。在前期研究中,本課題組已經(jīng)鑒定了油茶光合作用關(guān)鍵酶Rubisco 亞基基因rbcL和rbcS,以及油脂代謝途徑脂肪酸合成的關(guān)鍵酶異質(zhì)型ACCase 基因Co-accC和Co-accD[14-15]。但是,對(duì)這些基因是否含有同源基因、結(jié)構(gòu)和功能變化以及網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)仍然缺乏。在本研究中,筆者利用Illumina RNA-seq 高通量技術(shù)開(kāi)發(fā)油茶葉花成熟種子轉(zhuǎn)錄組,并進(jìn)行分析,旨在了解油茶的代謝途徑及調(diào)控機(jī)制,為揭示光合作用、脂肪酸和油脂合成機(jī)制及挖掘功能基因提供參考。

1 材料與方法

1.1 RNA 提取和轉(zhuǎn)錄組文庫(kù)構(gòu)建

以湖南省林業(yè)科學(xué)院國(guó)家油茶工程技術(shù)研究中心試驗(yàn)地的優(yōu)良油茶品種‘橫沖89’為研究對(duì)象。采集葉、花芽、雄蕊、雌蕊、子房、成熟種子,立即液氮冷凍,-70 ℃貯藏。利用CTAB 裂解法分別提取上述組織的總RNA。以花芽、雄蕊、雌蕊、子房提取的總RNA 組成花混合樣構(gòu)建花的轉(zhuǎn)錄文庫(kù),其分別占混合樣總量的3/6、1/6、1/6、1/6。用DNase Ⅰ(NEB 有限公司,北京)除去殘留的基因組DNA。用Qubit 2.0 熒光定量?jī)x(Life Technologies,美國(guó))測(cè)定總RNA濃度,用Agilent 2100 生物分析儀系統(tǒng)(Agilent Technologies,美國(guó))測(cè)定RNA 的濃度和完整性。用磁珠分離富集mRNA(Life technologies,美國(guó))。將mRNA 短片化,以mRNA 為模板,用六堿基隨機(jī)引物合成第1 鏈cDNA,然后加入緩沖液、dNTPs 和DNA 聚 合 酶Ⅰ合 成 第2 鏈cDNA,用AMPure XP beads 核酸純化試劑盒(Beckman Coulter,美國(guó)),去除dNTP、引物、引物二聚體、鹽離子和其他雜質(zhì),選擇200 bp 文庫(kù)片段兩端連接頭,用通用PCR 引物和Index primer(NEB)經(jīng)PCR 擴(kuò)增富集cDNA 文庫(kù)。用Qubit 2.0 熒光定量?jī)x初步定量,用Agilent 2100 生物分析儀系統(tǒng)精準(zhǔn)檢測(cè)文庫(kù)質(zhì)量,用Illumina HiSeq 2000 測(cè)序儀進(jìn)行2×100 bp 測(cè)序。

1.2 測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估和轉(zhuǎn)錄組裝配

加工消除原始數(shù)據(jù)中的poly-N、低質(zhì)量以及接頭讀長(zhǎng)序列,計(jì)算測(cè)序數(shù)據(jù)中Q20、Q30、GC含量,將原始測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和評(píng)估,對(duì)其進(jìn)行質(zhì)控分析,得到高質(zhì)量的凈讀長(zhǎng)序列[16]。以FASTQ 文件格式儲(chǔ)存,用Trinity 軟件[17]進(jìn)行De Novo 拼接。將測(cè)序得到的讀長(zhǎng)(reads)與前面所得的拼接結(jié)果進(jìn)行比對(duì)。

1.3 基因功能注釋、KEGG 通路的富集分析以及光合作用、脂肪酸合成基因的挖掘

根據(jù)NCBI 非冗長(zhǎng)蛋白序列(non-redundant protein sequences,Nr)、非冗長(zhǎng)核酸序列(nonredundant nucleotide sequences,Nt)及蛋白質(zhì)家族Pfam、Swiss-Prot、KOG 進(jìn)行基因功能注釋。以GO(gene ontology)數(shù)據(jù)庫(kù)和KOG 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)基因進(jìn)行功能分類(lèi);采用BLAST 算法將基因與KEGG基因數(shù)據(jù)庫(kù)(GENES)進(jìn)行比對(duì),再根據(jù)KOG 數(shù)據(jù)庫(kù)的KO 編號(hào)查找生物學(xué)通路,提供所分析基因可能參與的生物學(xué)通路[18]。分析糖代謝、能量代謝、油脂代謝途徑,挖掘參與光合作用CO2固定的關(guān)鍵酶Rubisco 基因、脂肪酸合成乙酰輔酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase,ACCase)基因。

1.4 轉(zhuǎn)錄組光合作用、脂肪酸形成基因的差異表達(dá)分析

利用RSEM 估算基因的表達(dá)水平,用DEGseq(2010)R 包分析油茶葉花果轉(zhuǎn)錄組基因表達(dá)差異[4]。在此基礎(chǔ)上,研究參與光合作用CO2固定的Rubisco 基因、脂肪酸合成關(guān)鍵酶ACCase 基因以及其他油脂合成基因,分析同源基因結(jié)構(gòu)功能差異,比較其表達(dá)差異[4-5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 油茶各組織器官RNA 轉(zhuǎn)錄組文庫(kù)

利用CTAB 裂解法提取油茶幼葉、花芽、雄蕊、雌蕊、子房、成熟種子的總RNA,電泳結(jié)果如圖1 所示。用DNase Ⅰ除去殘留的基因組DNA。各樣本RNA 提取液的A260/A280值分別為2.119、1.868、2.083、1.933、1.919 和2.093。總RNA 的濃度達(dá)到建庫(kù)要求,用Agilent 2100 生物分析儀系統(tǒng)測(cè)定RNA 的完整性,結(jié)果表明RIN(RNA integrity number)值為8.2 ~8.9,符合建庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)。分離富集葉、種子的mRNA,合成葉和種子的cDNA 轉(zhuǎn)錄組。以花芽、雄蕊、雌蕊、子房的mRNA 為模板構(gòu)建花轉(zhuǎn)錄組,其中,花芽的mRNA占1/2,雄蕊、雌蕊、子房的各占1/6。

圖1 所提取油茶各組織器官的總RNA 的電泳結(jié)果Fig. 1 The total RNAs of different tissues of C. oleifera

2.2 油茶各組織器官轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)

去除含有接頭的序列,過(guò)濾低質(zhì)量序列,純化原始序列,在葉、花、種子中分別有18 019 152、17 313 103、24 209 779 條原始讀長(zhǎng)序列。葉的凈讀長(zhǎng)序列為17 338 672 條(占96.22%),含N 序列為150 009 條(占0.83%),低質(zhì)量序列為506 630條(占2.81%),接頭序列為23 841 條(占0.13%);花的凈讀長(zhǎng)序列為16 647 147 條(占96.13%),含N 序列為150 589 條(占0.87%),低質(zhì)量序列為491 526 條(占2.84%),接頭序列為27 677 條(占0.16%);成熟種子的凈讀長(zhǎng)序列為22 896 112 條(94.57%),含N 序列為171 751 條(0.71%),低質(zhì)量序列為1 103 179 條(4.56%),接頭序列為38 737 條(0.16%)。獲得的葉轉(zhuǎn)錄組為4.50 Gb,獲得的花轉(zhuǎn)錄組為4.24 Gb,獲得的種子轉(zhuǎn)錄組為4.58 Gb,總計(jì)13.32 Gb。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組質(zhì)控分析發(fā)現(xiàn),Q20、Q30 分別超過(guò)97%和90%,葉、花、種子轉(zhuǎn)錄組的GC 含量分別為44.69%~44.81%、44.77%~44.87%和47.29%~47.39%,質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)優(yōu)于大豆(41.5%)[19]、苜蓿(39.5%)[19]、鷹嘴豆(40.3%)[16]、擬南芥(42.5%)[5]。因此,這些轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)完全符合建庫(kù)要求,可以進(jìn)一步用于拼接和序列特征分析。

除去油茶轉(zhuǎn)錄組原始讀長(zhǎng)中的接頭序列、低質(zhì)量序列和含N 序列,得到高質(zhì)量的凈讀長(zhǎng)序列,然后進(jìn)行De Novo 拼接,其轉(zhuǎn)錄本和Unigene 的長(zhǎng)度分布如圖2 所示。由圖2 可以看出,拼接的油茶各組織器官轉(zhuǎn)錄組的Unigen 和轉(zhuǎn)錄本數(shù)量分別為53 382 和80 291,長(zhǎng)度為200 ~500 bp。最小序列長(zhǎng)度為201 bp,最大序列為14 543 bp,Unigen和轉(zhuǎn)錄本的平均長(zhǎng)度分別為670 bp 和966 bp。油茶各組織器官轉(zhuǎn)錄組基因數(shù)量如圖3 所示。由圖3 可以看出,葉、花、種子中的Unigene 數(shù)量分別為66 379、64 328、57 613,獲得的3 個(gè)轉(zhuǎn)錄組基因總數(shù)為82 964。其中,葉、花共有基因數(shù)為54 113,葉、種子共有基因數(shù)為49 110,花、種子共有基因數(shù)47 232。葉、花、種子中特異基因數(shù)分別為6 377、6 204 和4 492。

圖2 油茶轉(zhuǎn)錄組的轉(zhuǎn)錄本和Unigene 的長(zhǎng)度分布Fig. 2 The length distribution of the transcripts and Unigenes of C. oleifera transcriptomes

圖3 油茶各組織器官轉(zhuǎn)錄組的基因數(shù)量Fig. 3 Gene numbers of C. oleiera transcriptomes of different tissues

通過(guò)比較Unigene 長(zhǎng)度以及進(jìn)行Nr、Nt、Swiss-Prot、Pfam、GO、KO、KOG 分 析, 發(fā) 現(xiàn)葉、花、種子轉(zhuǎn)錄組中分別有73.79%、76.30%和75.17%的測(cè)序序列匹配到拼接的轉(zhuǎn)錄組上。這些Unigenes 與NCBI、SwissProt 數(shù)據(jù)庫(kù)基因相似性約為46.51%,與Nr 蛋白數(shù)據(jù)的相似性為53.49%。

2.3 油茶各組織器官轉(zhuǎn)錄組基因功能

將油茶各組織器官轉(zhuǎn)錄組中的Unigene 在GO分類(lèi)功能數(shù)據(jù)庫(kù)注釋比對(duì),結(jié)果如圖4 所示。由圖4 可以看出,油茶葉、花、種子3 個(gè)轉(zhuǎn)錄組的注釋Unigene 數(shù)量分別為28 818、29 673、25 896,分屬于生物過(guò)程、細(xì)胞組分和分子活性3 大類(lèi)的57 個(gè)小類(lèi)。生物過(guò)程包括應(yīng)激反應(yīng)、多細(xì)胞生物過(guò)程、細(xì)胞繁殖等24 小類(lèi)。其中,多細(xì)胞生物過(guò)程中的注釋Unigene 數(shù)量最多,葉、花、種子轉(zhuǎn)錄組的注釋Unigene 數(shù)量分別為20 091、19 283、17 460;代謝過(guò)程次之,3 個(gè)轉(zhuǎn)錄組的注釋Unigene 數(shù)量分別為18 574、17 759、16 070;細(xì)胞殺死中的注釋Unigene 數(shù)量最少,3 個(gè)轉(zhuǎn)錄組的注釋Unigene 數(shù)量分別為26、26 和21。細(xì)胞組分包括細(xì)胞、膜內(nèi)腔等19 小類(lèi)。其中:細(xì)胞中的注釋Unigene 數(shù)量最多,葉、花、種子轉(zhuǎn)錄組的注釋Unigene 數(shù)量分別為18 400、17 718、16 271;其次是細(xì)胞組分,3 個(gè)轉(zhuǎn)錄組的注釋Unigene 數(shù)量分別為18 322、17 639、16 211;再次為細(xì)胞器,3 個(gè)轉(zhuǎn)錄組的注釋Unigene 數(shù)量分別為14 356、13 855、12 831。分子活性包括金屬伴侶、受體活性、通道調(diào)節(jié)、催化活性等14 類(lèi)。其中:結(jié)合中注釋Unigene 數(shù)量最多,葉、花、種子轉(zhuǎn)錄組的注釋Unigene 數(shù)量分別為17 373、16 875、15 285;催化活性次之,3 個(gè)轉(zhuǎn)錄組的注釋Unigene 數(shù)量分別為15 009、14 431、12 977。

圖4 油茶各組織器官轉(zhuǎn)錄組注釋Unigene 的GO 分類(lèi)Fig. 4 Gene ontology (GO) classification of the annotated unigenes of C. oleifera different tissue transcriptomes

以KEGG 數(shù)據(jù)庫(kù)為參考,將24 313 條Unigene(分別包括葉、花、種子轉(zhuǎn)錄組的8 030、8 868、7 415 條Unigene)分為細(xì)胞過(guò)程、環(huán)境信息過(guò)程、遺傳信息過(guò)程、代謝、生物系統(tǒng)5 類(lèi),共31 小類(lèi),251 個(gè)代謝途徑,如圖5 所示。由圖5 可以看出,Unigene 數(shù)量較多的為A 類(lèi)的運(yùn)輸和分解代謝,B類(lèi)的信號(hào)傳導(dǎo)、折疊分類(lèi)降解,C 類(lèi)的翻譯,D 類(lèi)的糖代謝、能量代謝、脂質(zhì)代謝,E 類(lèi)的免疫系統(tǒng)。

圖5 油茶各組織器官轉(zhuǎn)錄組注釋Unigene 的KEGG 分類(lèi)Fig. 5 KEGG classification of the annotated unigenes of C. oleifera different tissue transcriptomes

以KOG 數(shù)據(jù)庫(kù)為參考,將油茶葉、花、種子轉(zhuǎn)錄組中的11 286、13 849、10 638 條Unigene 進(jìn)行分類(lèi),結(jié)果如圖6 所示。其中:分布最多的是普遍功能預(yù)測(cè)類(lèi),共有2 185 條,分別包括葉、花、種子轉(zhuǎn)錄組的2 023、2 070、1 879 條注釋Unigene;其次是翻譯后修飾、蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)、伴侶蛋白類(lèi)(O 類(lèi)),有1 564 條,包括3 個(gè)轉(zhuǎn)錄組的1 368、1 518、1 302 條注釋Unigene。

圖6 油茶各組織器官轉(zhuǎn)錄組注釋Unigene 的KOG 分類(lèi)Fig. 6 KOG classification of the annotated Unigenes of different tissue transcriptomes of C. oleifera

2.4 油茶各組織器官轉(zhuǎn)錄組在部分代謝途徑的參與情況

使用KEGG 數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)糖代謝、能量代謝以及油脂代謝途徑進(jìn)行分析,結(jié)果見(jiàn)表1。由表1 可知,1 439 條基因通過(guò)乙醛和二羧酸代謝、戊糖葡萄糖醛酸代謝等14 個(gè)途徑參與了糖代謝,其中共有98 條基因參與乙醛和二羧酸代謝(ko00630)途徑。共有864 條基因通過(guò)光合作用(ko00195)、光合生物固碳(ko00710)、光合作用天線蛋白(ko00196)等8 個(gè)途徑參與能量代謝。共有666條基因通過(guò)脂肪酸合成、脂肪酸代謝等15 個(gè)代謝途徑參與油脂代謝。

表1 油茶各組織器官轉(zhuǎn)錄組參與糖代謝、能量代謝、脂質(zhì)代謝途徑的KEGG 分析結(jié)果Table 1 KEGG analyses of different tissue transcriptomes of C. oleifera participated in the photosynthetic, carbohydrate and lipid metabolism pathways

油茶各組織器官轉(zhuǎn)錄組參與糖代謝、能量代謝、油脂代謝途徑的KO 分析結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知,參與光合作用中CO2固定的關(guān)鍵酶Rubisco的亞基基因中,有1 條大亞基基因,有7 條小亞基基因。在光合作用途徑(ko00195)中,有CP47 葉綠素載脂蛋白(K02704,comp87827_c1)、CP43葉綠素載脂蛋白(K02705,comp127116_c0)、細(xì) 胞 色 素b559 的α亞 基 蛋 白(K02707,comp80177_c1)、PsbI 蛋 白(K02710,comp56372_c1)、光系統(tǒng)Ⅱ氧增強(qiáng)子蛋白2(K02717,comp77787_c0)、PsbY 蛋白(K02723,comp73953_c0)、光系統(tǒng)Ⅱ Psb27 蛋白(K08902,comp73953_c0)、光系統(tǒng)Ⅰ亞基Ⅱ(K02692,comp76836_c0)、光系統(tǒng)Ⅰ亞基V(K08905,comp78080_c1)、光系統(tǒng)Ⅰ亞基X(K02698,comp76156_c0)的編碼基因。在脂肪酸合成途徑(ko00061)中,脂肪酸合成關(guān)鍵酶ACCaseα-羧基轉(zhuǎn)移酶(α-CT)、生物素羧基載體蛋白(BCCP)、β-羧基轉(zhuǎn)移酶(β-CT)、生物素羧化酶(BC)亞基的編碼基因accA、accB、accD、accC存在同源基因,其中,α-CT 編碼基因4 條、BCCP 編碼基因4 條、β-CT 編碼基因7 條、BC 編碼基因20 條。

表2 油茶各組織器官轉(zhuǎn)錄組參與糖代謝、能量代謝、油脂代謝途徑的KO 分析結(jié)果Table 2 The KO analyzed result of carbohydrate, energy metabolism and lipid metabolism pathways of different tissue transcriptomes of C. oleifera

2.5 油茶各組織器官轉(zhuǎn)錄組的差異表達(dá)

約有60 002 條(90.39%)Unigene 在油茶葉、花、種子中表達(dá)。其中,葉、花中共有54 113 條Unigene,葉、種子中共有49 110 條Unigene,花、種子中共有47 232 條Unigene,葉、花、種子共有43 221 條Unigene(圖3)。在參與的代謝途徑中存在葉、花、種子基因表達(dá)的差異,各組織器官轉(zhuǎn)錄組的差異表達(dá)基因數(shù)量如圖7 所示。葉-花、葉-種子、花-種子差異表達(dá)基因分別為4 358、4 675 和4 942 條。如,光合作用代謝途徑中,葉綠素a/b 結(jié)合蛋白4(comp79853_c0)在葉中的相對(duì)表達(dá)量為2 402.56,而在種子中為0.13。果糖1,6-二磷酸醛縮酶(comp46464_c0)和葉綠素a/b 結(jié)合蛋白(comp68492_c1)在葉中的表達(dá)量是種子中的500 倍。在脂肪酸合成途徑(ko00061)中的脂肪酸合成酶(comp8554_c0)、類(lèi)脂肪酸合成酶異構(gòu)體2(comp5764_c0)等基因僅存在于花轉(zhuǎn)錄組中。而甘油脂代謝途徑(ko00561)中乙醇脫氫酶、NADP+(comp548255_c0)等基因僅存在于種子中。

圖7 油茶各組織器官轉(zhuǎn)錄組的差異表達(dá)基因數(shù)量Fig. 7 Gene number of differential expression different tissue transcriptomes of C. oleifera

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果揭示了參與糖代謝、能量代謝、油脂代謝途徑的油茶葉、花、種子轉(zhuǎn)錄組Unigene,及其在光合作用及油脂合成過(guò)程中的差異表達(dá)。

RNA-Seq 技術(shù)包括測(cè)序、組裝、基因注釋、基因表達(dá)分析等過(guò)程,使用該技術(shù)能夠快速高效、高通量比較轉(zhuǎn)錄組[20]。在本研究中,以66 520 000條油茶凈讀長(zhǎng)序列組裝185 190 個(gè)轉(zhuǎn)錄本,82 964條Unigene。通過(guò)將這些Unigene 與其他山茶屬以及油料樹(shù)種的基因比較,可發(fā)掘出新的功能基因,提高品種的遺傳改良效率。通過(guò)對(duì)代謝途徑分析,特別是對(duì)脂類(lèi)代謝、RNA 降解糖代謝、脂類(lèi)代謝等過(guò)程的分析,可發(fā)掘出參與光合作用和油脂代謝的關(guān)鍵基因。在本研究中共發(fā)現(xiàn)光合作用相關(guān)基因237 條,油脂代謝相關(guān)基因666 條,其中與脂肪酸合成相關(guān)Unigene 60 條。

通過(guò)對(duì)KEGG 代謝途徑的研究,可以從細(xì)胞過(guò)程、結(jié)合、代謝過(guò)程、細(xì)胞組分等方面解釋細(xì)胞分子相互作用網(wǎng)絡(luò)、生物體中的變化。在油茶光合代謝途徑(ko00195)中鑒定出許多參與光合作用的基因。Zhong 等[21]的研究結(jié)果表明,在糖代謝中,葉、花、種子轉(zhuǎn)錄組的Unigene 分別為741、868、661 條,三者共有Unigene 902 條。將葉、花、種子轉(zhuǎn)錄組的Unigene 進(jìn)行KOG 基因功能分類(lèi),找尋直系同源基因,可以提高基因功能注釋的準(zhǔn)確性。已有研究結(jié)果證明Rubisco 在油茶光合作用中發(fā)揮重要的作用[14]。高產(chǎn)、高含油量油茶種質(zhì)的連續(xù)和長(zhǎng)期性選擇能夠增加Rubisco 基因的豐度,進(jìn)而提高光合性能、光合效率。這種選擇行為會(huì)提高脂肪酸合成的量,從而提高油茶產(chǎn)油量。在本研究中鑒定出參與光合作用的Rubisco 編碼基因的1 條大亞基、7 條小亞基,這與在C4 植物狗尾草中發(fā)現(xiàn)的5 個(gè)拷貝rbcS同源基因存在一定的結(jié)構(gòu)差異[6]。深入了解Rubisco 大小亞基的功能有助于利用Rubisco 大小亞基基因分子標(biāo)記識(shí)別高產(chǎn)油品種,縮短油茶育種時(shí)間,提高育種效率[14]。

油茶異質(zhì)型ACCase 亞基α-CT、BC、β-CT的編碼基因在脂肪酸與油脂合成中發(fā)揮重要作用[11,15]。本研究結(jié)果表明,參與脂肪酸合成的異質(zhì)型ACCaseα-CT、BCCP、β-CT、BC 亞基的編碼基因存在多個(gè)同源基因,分別為4、4、7、20條, 并 且 發(fā) 現(xiàn)comp71027_c0、comp71027_c1、comp71027_c2、comp67063_c0、comp60392_c0 可能為編碼同質(zhì)型ACCase 的同源基因[15]。

本研究?jī)H聚焦于油茶葉、花、果基因的表達(dá),油茶基因表達(dá)、代謝網(wǎng)絡(luò)與果實(shí)主要性狀指標(biāo)及產(chǎn)量的關(guān)系有待進(jìn)一步探索。另外,在油茶栽培實(shí)踐中,產(chǎn)地、氣候條件、立地條件、植株年齡、冠幅、葉片特征以及果實(shí)采收時(shí)期等因子可能影響油茶果實(shí)性狀[22-23],進(jìn)而影響其產(chǎn)量,后續(xù)可考慮在基因水平分析上述因子對(duì)茶油脂肪酸組成和活性成分的影響,進(jìn)而為篩選或培育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的育種材料提供參考。

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