荔枝果皮發(fā)育cDNA文庫(kù)構(gòu)建與生物信息學(xué)分析.pdf

1、果實(shí)品質(zhì)性狀形成機(jī)理是農(nóng)業(yè)科學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)，也是高等植物發(fā)育中的一個(gè)重要問(wèn)題。果皮是果實(shí)品質(zhì)性狀形成的基本要素，與果皮發(fā)育相關(guān)的果實(shí)大小、外觀(guān)色澤、成熟采收期和保鮮耐貯性等均是水果的重要商品性狀之一。迄今為止，與荔枝果皮發(fā)育相關(guān)的分子生物學(xué)研究鮮見(jiàn)報(bào)道，特別是功能基因與性狀表現(xiàn)分子機(jī)理的探索仍然匱乏。構(gòu)建cDNA文庫(kù)并進(jìn)行生物信息學(xué)分析，既可揭示荔枝果實(shí)品質(zhì)性狀形成的分子機(jī)理，又可大大促進(jìn)以品質(zhì)改良為目標(biāo)的分子育種進(jìn)程。
　　

2、本研究主要是通過(guò)構(gòu)建荔枝果皮發(fā)育兩個(gè)關(guān)鍵時(shí)期（細(xì)胞分裂盛期和細(xì)胞膨大期）cDNA文庫(kù)，開(kāi)展多路徑生物信息學(xué)分析，查詢(xún)分析出發(fā)育相關(guān)的功能基因?yàn)楂@得果皮發(fā)育相關(guān)功能基因提供線(xiàn)索。獲得如下結(jié)果：
　　 （1）成功獲得荔枝果皮發(fā)育兩個(gè)關(guān)鍵時(shí)期（細(xì)胞分裂盛期和細(xì)胞膨大期）高質(zhì)量cDNA文庫(kù)。細(xì)胞分裂盛期文庫(kù)庫(kù)容2×106Pfu ml-1，重組率92.4％，重組片段的平均長(zhǎng)度約1kb，冗余率43.31％；細(xì)胞膨大期文庫(kù)庫(kù)容3×106 Pf

3、u ml-1，重組率90.9％，重組片段的平均長(zhǎng)度約1kb，冗余率49.8％。文庫(kù)各項(xiàng)指標(biāo)表明文庫(kù)的質(zhì)量合格。
　　 （2）分別在兩個(gè)文庫(kù)中隨機(jī)挑選3000單克隆樣品測(cè)序，獲得了1353和1331條Unigene，對(duì)Unigene序列進(jìn)行了ORF預(yù)測(cè)，功能注釋?zhuān)δ芊诸?lèi)等高級(jí)生物信息學(xué)分析，確定這些Unigene序列分別為308和387個(gè)同源基因。
　　 （3）通過(guò)比較兩個(gè)時(shí)期基因表達(dá)豐度，發(fā)現(xiàn)vegetative st

4、orage protein（VSP1）、Metallothionein-like protein（MT45）和26S-ribosomal RNA gene三個(gè)基因在細(xì)胞膨大期特異優(yōu)勢(shì)表達(dá)，這三個(gè)基因在荔枝果皮細(xì)胞膨大期的發(fā)育過(guò)程應(yīng)有關(guān)鍵作用。
　　 （4）荔枝果皮的發(fā)育，是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)控過(guò)程，其中內(nèi)源植物激素的調(diào)節(jié)起到?jīng)Q定性的作用。因此，本文根據(jù)以上生物信息學(xué)分析結(jié)果，對(duì)注釋的基因進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，重點(diǎn)對(duì)內(nèi)源植物激素代謝關(guān)鍵酶和調(diào)節(jié)

5、信號(hào)通路中的關(guān)鍵組分等基因序列的功能進(jìn)行分析，獲得了如下相關(guān)功能基因ESTs：生長(zhǎng)素（Skp1、AUX/IAA、ARF、SAUR family protein）、細(xì)胞分裂素（tRNA delta（2）-isopentenylpyrophosphate transferase）、赤霉素（Ent-kaur synthase、Copalyl pyrophosphate synthase、GGPP synthase gene、DELLA、gas

6、a4）、油菜素內(nèi)酯（BRASSINOSTEROID INSENSITIVE 1-associated receptor kinase 1）和乙烯（MAT、ACS、ACO、ETR-FAMILY、CTR、RAF-like kinase、SCF complex、ERFI（EREBP）、EIN3 transcription factor）等內(nèi)源植物激素合成和信號(hào)調(diào)控相關(guān)的部分基因，以及鈣調(diào)蛋白信號(hào)通路組分基因（calmodulin-bindin

7、g、Calmodulin、calcium-binding EF hand family protein、CRT1（CALRETICULIN1）、calcium ion binding、calreticulin）。并對(duì)這些基因如何調(diào)節(jié)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，并畫(huà)出調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)圖。這些基因可能通過(guò)植物激素代謝及其激素調(diào)節(jié)信號(hào)途徑來(lái)影響荔枝果皮細(xì)胞的增殖和膨大。
　　 （5）通過(guò)對(duì)注釋ESTs的功能檢索與分析，本文還分析出了包括P21、14-3-3

8、、14-3-3d、Dual specificity phosphatase Cdc25、DNA polymerase subunit Cdc27、Serine/threonine-protein kinase、Calcyclin-binding promin、HMG、Stromal cell-derived factor 2-like promin等與細(xì)胞增殖相關(guān)的基因；aquaporin1（PIP1）、aquaporin 2（PIP2

9、））、Pectinesterase、XCP2、cellulose synthase、Cellulose synthase A catalytic subunit6、xyloglucan endotransglycosylase3（XET3）mRNA、xyloglucan endotransglycosylase 2（XET2）、expansin1、expansin2等調(diào)控和參與細(xì)胞膨大相關(guān)基因ESTs。在細(xì)胞膨大期文庫(kù)中還獲得了抑制分生