[目的]探究枸杞果实不同发育时期转录水平上的基因表达变化,筛选类胡萝卜素生物合成相关差异表达基因(DEGs),为揭示枸杞果实在不同发育阶段类胡萝卜素含量差异的分子机制及枸杞分子育种提供理论参考。[方法]通过Illumina NovaSeq 6000...[目的]探究枸杞果实不同发育时期转录水平上的基因表达变化,筛选类胡萝卜素生物合成相关差异表达基因(DEGs),为揭示枸杞果实在不同发育阶段类胡萝卜素含量差异的分子机制及枸杞分子育种提供理论参考。[方法]通过Illumina NovaSeq 6000高通量测序技术,分析青果期(YD)、转色期(ZD)和成熟期(XD)的杞鑫1号枸杞果实转录谱,以|log_(2)Fold Change|≥1,且错误发现率(FDR)<0.05为标准筛选DEGs,结合KEGG、GO、KOG、NR等数据库注释信息和PubMed数据库文献,筛选出与类胡萝卜素代谢合成相关的DEGs。测定不同发育期枸杞果实类胡萝卜素含量。采用实时荧光定量PCR验证8个DEGs转录组数据的可靠性。[结果]YD vs ZD组、YD vs XD组和ZD vs XD组中DEGs总数分别为6480、1497和7781个,其中分别有3946、827和2888个DEGs上调表达,2534、670和4893个下调表达。3个果实发育期共有234个DEGs。GO功能注释结果显示,在YD vs ZD组、YD vs XD组和ZD vs XD组,分别有1700、579和1657个DEGs被注释到生物过程(BP)、细胞组分(CC)和分子功能(MF)三大功能类别。3个比较组的KEGG信号通路均主要集中在代谢途径和次生代谢物生物合成过程中。从YD vs ZD组、YD vs XD组和ZD vs XD组3个比较组中分别挖掘到50、18和68个与功效成分相关的DEGs,参与类胡萝卜素合成途径的DEGs有34个,其中在YD vs ZD组、YD vs XD和ZD vs XD组分别富集到12、5和17个。杞鑫1号枸杞3个发育时期的果实均含有类胡萝卜素,随杞鑫1号枸杞果实发育,类胡萝卜素含量整体呈先下降后增加的变化趋势,YD、ZD和XD果实中类胡萝卜素含量分别为0.35、0.25和1.20 mg/g。PSY、PDS、ZDS、CHYB和Z-ISO 5个类胡萝卜素合成途径关键酶基因在YD和XD的表达量均高于100。类胡萝卜素合成代谢的关键酶基因PSY、PDS、ZDS和CHYB高表达,而类胡萝卜素分解代谢相关酶基因ZEP和NCED低表达。8个DEGs在杞鑫1号果实中的相对表达量与转录组测序结果基本一致。[结论]在杞鑫1号枸杞青果期和成熟期,类胡萝卜代谢途径中类胡萝卜素合成途径的关键酶基因PSY、PDS、ZDS、CHYB高水平表达而类胡萝卜素分解代谢相关的基因ZEP、NCED表达量较低,这些基因协同促进杞鑫1号枸杞成熟期果实中玉米黄质、β-胡萝卜素等类胡萝卜素的大量合成。展开更多
开展荒漠灌丛根际土壤酶活性和微生物代谢多样性研究,对于荒漠土壤的生态修复具有重要意义。运用可见分光光度法和Biolog微平板法,对宁夏白芨滩荒漠草原内柠条、沙冬青、毛刺和猫头刺4种典型的豆科灌丛不同发育期根际土壤酶活性及微生...开展荒漠灌丛根际土壤酶活性和微生物代谢多样性研究,对于荒漠土壤的生态修复具有重要意义。运用可见分光光度法和Biolog微平板法,对宁夏白芨滩荒漠草原内柠条、沙冬青、毛刺和猫头刺4种典型的豆科灌丛不同发育期根际土壤酶活性及微生物代谢功能多样性进行了研究。结果表明:不同灌丛各发育期根际土壤的酶活性存在显著差异。从灌丛种类来看,沙冬青根际土壤脲酶活性均显著高于其他3种灌丛,毛刺根际土壤碱性磷酸酶活性均显著低于其他灌丛。从发育期来看,营养期沙冬青根际土壤脲酶和碱性磷酸酶活性显著高于其他时期,柠条根际土壤脲酶和蔗糖酶活性显著低于其他时期;盛花期柠条根际土壤脲酶和碱性磷酸酶活性、沙冬青根际土壤蔗糖酶活性、猫头刺根际土壤脲酶和脱氢酶活性显著高于其他时期;果实期沙冬青根际土壤脲酶和碱性磷酸酶活性最高,柠条根际土壤蔗糖酶和脱氢酶活性最高;毛刺的盛花期和果实期根际土壤中酶活性普遍较低。不同灌丛各发育期根际土壤微生物群落代谢多样性大多存在显著差异。4种灌丛根际土壤平均颜色变化率(average well color development,AWCD)均随培养时间的延长而逐渐增加,碳源利用类型主要为碳水化合物、氨基酸和羧酸。柠条营养期根际土壤中微生物分布较均匀,代谢活性强,生长旺盛。主成分分析(principal component analysis,PCA)显示,营养期沙冬青、毛刺和猫头刺根际土壤微生物的碳源利用模式相似;盛花期柠条、沙冬青和猫头刺根际土壤微生物的碳源利用模式相似;果实期柠条和沙冬青、毛刺和猫头刺根际土壤微生物的碳源利用模式相似。随着发育期的变化,土壤微生物碳源利用模式发生不同程度的变化。冗余分析(redundancy analysis,RDA)显示,酶活性和微生物代谢功能与土壤理化性质关系密切。脲酶与铵态氮(NH_(4)^(+)-N)正相关;碱性磷酸酶与土壤含水量(SWC)显著正相关;蔗糖酶与全氮(TN)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、土壤有机质(SOM)和全磷(TP)正相关,且与TN显著正相关;TN、有效磷(AP)、TP、速效钾(AK)和亚硝态氮(NO_(2)^(-)-N)显著影响脱氢酶活性。NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N、TP、AP和NO_(3)^(-)-N是影响微生物代谢多样性的主要理化因子。该研究结果对于了解宁夏荒漠根际土壤微环境以及微生物群落对环境响应特征具有积极意义。展开更多
文摘[目的]探究枸杞果实不同发育时期转录水平上的基因表达变化,筛选类胡萝卜素生物合成相关差异表达基因(DEGs),为揭示枸杞果实在不同发育阶段类胡萝卜素含量差异的分子机制及枸杞分子育种提供理论参考。[方法]通过Illumina NovaSeq 6000高通量测序技术,分析青果期(YD)、转色期(ZD)和成熟期(XD)的杞鑫1号枸杞果实转录谱,以|log_(2)Fold Change|≥1,且错误发现率(FDR)<0.05为标准筛选DEGs,结合KEGG、GO、KOG、NR等数据库注释信息和PubMed数据库文献,筛选出与类胡萝卜素代谢合成相关的DEGs。测定不同发育期枸杞果实类胡萝卜素含量。采用实时荧光定量PCR验证8个DEGs转录组数据的可靠性。[结果]YD vs ZD组、YD vs XD组和ZD vs XD组中DEGs总数分别为6480、1497和7781个,其中分别有3946、827和2888个DEGs上调表达,2534、670和4893个下调表达。3个果实发育期共有234个DEGs。GO功能注释结果显示,在YD vs ZD组、YD vs XD组和ZD vs XD组,分别有1700、579和1657个DEGs被注释到生物过程(BP)、细胞组分(CC)和分子功能(MF)三大功能类别。3个比较组的KEGG信号通路均主要集中在代谢途径和次生代谢物生物合成过程中。从YD vs ZD组、YD vs XD组和ZD vs XD组3个比较组中分别挖掘到50、18和68个与功效成分相关的DEGs,参与类胡萝卜素合成途径的DEGs有34个,其中在YD vs ZD组、YD vs XD和ZD vs XD组分别富集到12、5和17个。杞鑫1号枸杞3个发育时期的果实均含有类胡萝卜素,随杞鑫1号枸杞果实发育,类胡萝卜素含量整体呈先下降后增加的变化趋势,YD、ZD和XD果实中类胡萝卜素含量分别为0.35、0.25和1.20 mg/g。PSY、PDS、ZDS、CHYB和Z-ISO 5个类胡萝卜素合成途径关键酶基因在YD和XD的表达量均高于100。类胡萝卜素合成代谢的关键酶基因PSY、PDS、ZDS和CHYB高表达,而类胡萝卜素分解代谢相关酶基因ZEP和NCED低表达。8个DEGs在杞鑫1号果实中的相对表达量与转录组测序结果基本一致。[结论]在杞鑫1号枸杞青果期和成熟期,类胡萝卜代谢途径中类胡萝卜素合成途径的关键酶基因PSY、PDS、ZDS、CHYB高水平表达而类胡萝卜素分解代谢相关的基因ZEP、NCED表达量较低,这些基因协同促进杞鑫1号枸杞成熟期果实中玉米黄质、β-胡萝卜素等类胡萝卜素的大量合成。
文摘开展荒漠灌丛根际土壤酶活性和微生物代谢多样性研究,对于荒漠土壤的生态修复具有重要意义。运用可见分光光度法和Biolog微平板法,对宁夏白芨滩荒漠草原内柠条、沙冬青、毛刺和猫头刺4种典型的豆科灌丛不同发育期根际土壤酶活性及微生物代谢功能多样性进行了研究。结果表明:不同灌丛各发育期根际土壤的酶活性存在显著差异。从灌丛种类来看,沙冬青根际土壤脲酶活性均显著高于其他3种灌丛,毛刺根际土壤碱性磷酸酶活性均显著低于其他灌丛。从发育期来看,营养期沙冬青根际土壤脲酶和碱性磷酸酶活性显著高于其他时期,柠条根际土壤脲酶和蔗糖酶活性显著低于其他时期;盛花期柠条根际土壤脲酶和碱性磷酸酶活性、沙冬青根际土壤蔗糖酶活性、猫头刺根际土壤脲酶和脱氢酶活性显著高于其他时期;果实期沙冬青根际土壤脲酶和碱性磷酸酶活性最高,柠条根际土壤蔗糖酶和脱氢酶活性最高;毛刺的盛花期和果实期根际土壤中酶活性普遍较低。不同灌丛各发育期根际土壤微生物群落代谢多样性大多存在显著差异。4种灌丛根际土壤平均颜色变化率(average well color development,AWCD)均随培养时间的延长而逐渐增加,碳源利用类型主要为碳水化合物、氨基酸和羧酸。柠条营养期根际土壤中微生物分布较均匀,代谢活性强,生长旺盛。主成分分析(principal component analysis,PCA)显示,营养期沙冬青、毛刺和猫头刺根际土壤微生物的碳源利用模式相似;盛花期柠条、沙冬青和猫头刺根际土壤微生物的碳源利用模式相似;果实期柠条和沙冬青、毛刺和猫头刺根际土壤微生物的碳源利用模式相似。随着发育期的变化,土壤微生物碳源利用模式发生不同程度的变化。冗余分析(redundancy analysis,RDA)显示,酶活性和微生物代谢功能与土壤理化性质关系密切。脲酶与铵态氮(NH_(4)^(+)-N)正相关;碱性磷酸酶与土壤含水量(SWC)显著正相关;蔗糖酶与全氮(TN)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、土壤有机质(SOM)和全磷(TP)正相关,且与TN显著正相关;TN、有效磷(AP)、TP、速效钾(AK)和亚硝态氮(NO_(2)^(-)-N)显著影响脱氢酶活性。NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N、TP、AP和NO_(3)^(-)-N是影响微生物代谢多样性的主要理化因子。该研究结果对于了解宁夏荒漠根际土壤微环境以及微生物群落对环境响应特征具有积极意义。
