荔枝果皮發(fā)育cDNA文庫構建與生物信息學分析.pdf

1、果實品質(zhì)性狀形成機理是農(nóng)業(yè)科學中的一個難點，也是高等植物發(fā)育中的一個重要問題。果皮是果實品質(zhì)性狀形成的基本要素，與果皮發(fā)育相關的果實大小、外觀色澤、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)育相關的分子生物學研究鮮見報道，特別是功能基因與性狀表現(xiàn)分子機理的探索仍然匱乏。構建cDNA文庫并進行生物信息學分析，既可揭示荔枝果實品質(zhì)性狀形成的分子機理，又可大大促進以品質(zhì)改良為目標的分子育種進程。
　　

2、本研究主要是通過構建荔枝果皮發(fā)育兩個關鍵時期（細胞分裂盛期和細胞膨大期）cDNA文庫，開展多路徑生物信息學分析，查詢分析出發(fā)育相關的功能基因為獲得果皮發(fā)育相關功能基因提供線索。獲得如下結果：
　　 （1）成功獲得荔枝果皮發(fā)育兩個關鍵時期（細胞分裂盛期和細胞膨大期）高質(zhì)量cDNA文庫。細胞分裂盛期文庫庫容2×106Pfu ml-1，重組率92.4％，重組片段的平均長度約1kb，冗余率43.31％；細胞膨大期文庫庫容3×106 Pf

3、u ml-1，重組率90.9％，重組片段的平均長度約1kb，冗余率49.8％。文庫各項指標表明文庫的質(zhì)量合格。
　　 （2）分別在兩個文庫中隨機挑選3000單克隆樣品測序，獲得了1353和1331條Unigene，對Unigene序列進行了ORF預測，功能注釋，功能分類等高級生物信息學分析，確定這些Unigene序列分別為308和387個同源基因。
　　 （3）通過比較兩個時期基因表達豐度，發(fā)現(xiàn)vegetative st

4、orage protein（VSP1）、Metallothionein-like protein（MT45）和26S-ribosomal RNA gene三個基因在細胞膨大期特異優(yōu)勢表達，這三個基因在荔枝果皮細胞膨大期的發(fā)育過程應有關鍵作用。
　　 （4）荔枝果皮的發(fā)育，是一個復雜的調(diào)控過程，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)以上生物信息學分析結果，對注釋的基因進行文獻檢索，重點對內(nèi)源植物激素代謝關鍵酶和調(diào)節(jié)

5、信號通路中的關鍵組分等基因序列的功能進行分析，獲得了如下相關功能基因ESTs：生長素（Skp1、AUX/IAA、ARF、SAUR family protein）、細胞分裂素（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調(diào)控相關的部分基因，以及鈣調(diào)蛋白信號通路組分基因（calmodulin-bindin

7、g、Calmodulin、calcium-binding EF hand family protein、CRT1（CALRETICULIN1）、calcium ion binding、calreticulin）。并對這些基因如何調(diào)節(jié)進行分析預測，并畫出調(diào)節(jié)網(wǎng)絡圖。這些基因可能通過植物激素代謝及其激素調(diào)節(jié)信號途徑來影響荔枝果皮細胞的增殖和膨大。
　　 （5）通過對注釋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等與細胞增殖相關的基因；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)控和參與細胞膨大相關基因ESTs。在細胞膨大期文庫中還獲得了抑制分生