转录组及代谢组联合解析茄子果色上位遗传效应

摘要

【目的】茄子果色与商品果外观品质和价值密切相关，花青素是决定茄子果色的重要天然色素之一。通过基因表达和代谢物差异比较，解析上位基因互作调控茄子果皮花青素合成的作用机制，为不同果色茄子选育提供理论基础。【方法】以花青素合成结构基因ANS突变的白果色母本19141、花青素合成关键调控基因MYB1突变的白果色父本19147及其紫红果色F1代E3316茄子为试验材料，对商品果期果皮进行转录组测序和广靶代谢组分析。【结果】转录组测序分析表明，19141＿vs＿19147的差异表达基因（DEGs）最多，其次是E3316＿vs＿19141，两个比较组DEGs均在类黄酮途径富集程度最高；E3316＿vs＿19147筛选到的DEGs最少，未在类黄酮途径富集。广靶代谢组共检测分析到218个代谢物。E3316＿vs＿19141共检测到差异代谢物（DAMs）113个，E3316＿vs＿19147共检测到差异代谢物98个。转录组和代谢组联合分析发现花青素生物合成关键结构基因CHS、CHI、F3H、DFR和ANS，关键调节基因MYB1、AN1和AN11，修饰基因3GT、5GT、AT和OMT，还有转运基因AN9(GST)相对表达量均为19141>E3316>19147；果皮呈色相关的花青素类代谢物矢车菊素（CAS:528-58-5）、矢车菊素3,5-二葡萄糖苷（CAS:20905-74-2）含量为E3316>19147>19141。上位基因调控下，茄子果皮中同时表达F3′H与F3′5′H，但是F3′H表达水平远高于F3′5′H。E3316花青素含量高于亲本，绿原酸含量低于其亲本。【结论】上位性基因互作控制果色的遗传背景下，亲本突变基因类型决定了花青素代谢通路基因表达趋势和果皮呈色抑制方式。两个白果色亲本杂交F1代果皮呈紫红色是由于花青素生物合成途径两个互作突变基因位点功能互补；F3′H高水平表达是合成矢车菊型花青素的主要原因；果皮花青素和绿原酸生物合成间存在竞争关系。

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