花生种皮色素合成相关通路的转录组-代谢组学联合分析

摘要

花青素是具有重要生理活性的植物次生代谢产物,而关于花青素合成机制的研究已成为重要的研究热点之一。本研究以花青素类型和含量存在显著差异的紫珍珠、红珍珠、G110和白珍珠为研究材料,取开花后30 d和45 d样品进行转录组、代谢组分析以及双组学联合分析。RNA-Seq分析共鉴定出32805个差异表达基因,KEGG富集通量分析表明不同组别具有差异。GO分析结果表明,在氧化还原过程、花色苷化合物生物合成过程和类黄酮生物合成过程中,富集到与种皮颜色相关的差异表达基因分别为34个、21个和19个。液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)法进行代谢组分析结果表明,差异表达代谢物包括原花青素、矮牵牛素、芍药素、锦葵素、飞燕草素和矢车菊素以及它们的衍生物;原花青素A1、A2、B2、B3,飞燕草素和矢车菊素在各个比较组显著上调,差异倍数为5.82~19.52。差异表达代谢物KEGG分析共富集到2条代谢通路,分别是花青素生物合成途径和类黄酮生物合成途径。转录组-代谢组的联合分析结果表明,类黄酮生物合成是种皮颜色形成的关键合成通路,飞燕草素和矢车菊素为主要差异表达代谢物。选择6个富集通路中的20个基因进行qRT-PCR验证,开花后30 d的G110相对于白珍珠中有12个基因被验证;开花后30 d的红珍珠相对于白珍珠中有12个基因被验证;开花后30 d的紫珍珠相对于白珍珠中有10个基因被验证;开花后45 d的G110相对于白珍珠中有2个基因被验证;开花后45 d的红珍珠相对于白珍珠中有7个基因被验证;开花后45 d的紫珍珠相对于白珍珠中有4个基因被验证,验证结果与转录组结果趋势一致。本研究结果将为深入研究花生种皮花青素合成的分子机理提供信息基础,同时对选育富含花青素的花生品种具有一定参考价值。