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题名联合转录组和代谢组分析光照对番茄果实成熟的影响
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作者
宋思言
陈玲
王亚宁
房经贵
肖婷
芮东明
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机构
江苏丘陵地区镇江农业科学研究所
中国句容丁庄葡萄产业研究院
南京农业大学园艺学院/江苏省果树品种改良与种苗繁育工程中心
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出处
《南方农业学报》
北大核心
2025年第2期601-612,共12页
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基金
国家自然科学基金项目(32272647)
山东省重点研发计划(农业良种工程)项目(2022LZGCQY1018)
江苏省现代农业产业技术体系建设项目(JATS〔2023〕415)。
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文摘
【目的】通过联合转录组和代谢组分析光照对番茄果实成熟的影响,为探究光照影响番茄果实发育的分子机制及番茄的高效栽培提供理论参考。【方法】以丽春番茄果实为试验材料,采用黑色袋子包裹花后29 d的番茄果实为黑暗处理组,正常光照为光照组。测定2组番茄果实品质指标,利用转录组测序(RNA-Seq),构建不同处理下番茄果实的转录组文库并筛选差异表达基因(DEGs),对DEGs进行GO功能注释及KEGG信号通路富集分析。使用超高效液相色谱—四极杆飞行时间质谱(UHPLC-QTOF-MS)鉴定番茄果实中代谢产物并进行代谢组学分析。使用主成分分析(PCA)评估代谢物的变化以及与果实成熟相关酶活性基因表达的相应变化。采用实时荧光定量PCR验证RNA-Seq数据的可靠性。【结果】与光照组相比,黑暗组番茄果实中胡萝卜素、番茄红素和叶黄素含量极显著降低(P<0.01,下同),蔗糖磷酸合酶(SPS)、酸性转化酶(AI)和中性转化酶(NI)活性极显著降低,而蔗糖合成酶(SS)活性极显著升高。通过比较黑暗处理和对照组番茄果实中上调DEGs和下调DEGs数量分别为5833和5312个,果实对遮光的反应途径相似。GO功能注释到30个GO功能条目;KEGG信号通路富集结果显示,黑暗组影响光合作用和次生代谢物生物合成的代谢途径。正、负离子模式下第一主成分(PC1)解释75.11%和77.82%的数据变异,PC1主要反映组间有机酸、酚类(黑暗组的核心代谢变化)的差异。与光合作用、激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢相关的信号通路富集最明显。与光照组相比,黑暗组番茄果实样本中筛选到7个与番茄植物激素生物合成途径有关的关键基因,黑暗组番茄果实样本中角鲨烯/八氢番茄红素合酶基因PSY上调表达和含黄素的胺氧化还原酶基因PDS表达下调。实时荧光定量PCR下基因的相对表达量与RNA-Seq结果一致。【结论】遮光通过抑制与光合作用相关的基因表达,减少光能捕获与碳同化,导致番茄果实叶绿素积累和糖代谢失衡。黑暗组番茄果实中类胡萝卜素合成关键基因PDS表达受抑制,导致番茄红素含量降低,最终影响番茄果实着色。
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关键词
番茄
光照
果实成熟
转录组
代谢组学
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Keywords
tomato
light
fruit ripening
transcriptome
metabolomics
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分类号
S641.2
[农业科学—蔬菜学]
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