紫肉甘薯及其突变体花青素积累差异的比较转录组分析

摘要

紫肉甘薯因其块根中富含紫色花青素而得名。本研究以2组栽培种紫肉甘薯及其淡黄肉突变体为材料,基于甘薯转录组测序(RNA-seq)数据进行生物信息学分析。以|log_(2) FC|≥1且错误发现率(FDR)<0.01作为筛选标准,鉴定差异表达基因(DEGs),对DEGs进行GO功能分类和KEGG代谢通路分析,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法对测序结果进行验证。样品经转录组测序后,均获得超过8 Gb的高质量数据,拼接组装共得到164427条Unigenes。在2组甘薯材料及其突变体中分别检测到2262个和1546个DEGs,其中有244个DEGs是2组甘薯材料共有的。GO功能分析发现,DEGs主要富集于苯丙氨酸解氨酶活性、着色、类黄酮生物合成过程、含花青素化合物生物合成过程等。KEGG通路分析发现,DEGs主要分布在苯丙素类生物合成、苯丙氨酸代谢、类黄酮生物合成和花青素生物合成等代谢通路。随机选择27个与花青素生物代谢相关的候选基因进行实时荧光定量PCR验证,表达模式与测序结果一致。将2组材料中候选基因的表达水平与花青素含量进行相关性分析,结果表明,花青素生物合成相关的候选基因PAL-1、CHS、ANS、CCoAOMT、GST-2、ABC-1、bHLH和WRKY-2的相对表达量与花青素积累量的相关性达到显著或极显著水平。表明,2个甘薯突变体材料块根薯肉紫色的缺失是由花青素的合成、转运和相关转录因子表达水平的降低共同引起的。通过转录组测序可以从中挖掘一些与花青素代谢相关的候选基因,为研究其在生物合成途径中的调控机制奠定基础。