转录组在番茄属中的研究进展

㊀山东农业科学㊀２０２３ꎬ５５(２):９~１９ＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ㊀ＤＯＩ:１０.１４０８３/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４９４２.２０２３.０２.００２收稿日期:２０２２－０４－０８基金项目:山东省农业良种工程项目(２０２０ＬＺＧＣ００５)ꎻ青岛市科技惠民示范引导专项科技特派员行动计划项目(２１－１－４－ｎｙ－２５－ｎｓｈ)ꎻ山东省现代农业产业技术体系项目(ＳＤＡＩＴ－０５)ꎻ山东省重点研发计划(农业良种工程)项目(２０２１ＬＺＧＣ０１８)作者简介:苏璐璐(１９９５ )ꎬ女ꎬ山东青岛人ꎬ硕士ꎬ研究方向为蔬菜遗传育种与分子生物学ꎮＥ－ｍａｉｌ:１３４３１４９７８４＠ｑｑ.ｃｏｍ通信作者:王富(１９６６ )ꎬ男ꎬ博士ꎬ教授ꎬ主要研究方向为蔬菜遗传育种与分子生物学ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｗａｎｇｆｕａｂｃｄ＠１６３.ｃｏｍ基于转录组学和代谢组学解析番茄果实品质形成过程苏璐璐ꎬ朱文莹ꎬ陈旭ꎬ王辉ꎬ曹依林ꎬ王富(青岛农业大学园艺学院ꎬ山东青岛㊀２６６１０９)㊀㊀摘要:本试验以 Ｍｉｃｒｏ－Ｔｏｍ 番茄为试材ꎬ对其绿熟期(ＧＲ)㊁转色期(ＢＲ)及红熟期(ＲＲ)果实进行转录组学及代谢组学分析ꎮ转录组学分析结果表明ꎬＧＲ至ＲＲ过程中果实内与可溶性糖相关的磷酸葡萄糖变位酶基因(ＰＧＭ)㊁糖原磷酸化酶基因(ＧＰＨ)等下调ꎬ１ꎬ４－α－葡聚糖分支酶基因(ＳＢＥ)㊁蔗糖合酶基因(ＳｕＳｙ１)等上调ꎻ参与抗坏血酸合成途径的ＧＤＰ－Ｌ－半乳糖磷酸化酶基因(ＧＧＰ)㊁单脱氢抗坏血酸还原酶基因(ＭＤＨＡＲ)一直呈现上调趋势ꎻ而参与叶绿素降解㊁类胡萝卜素合成的多数基因以及与细胞壁代谢相关的众多基因则呈现先上调后下调的趋势ꎻ番茄碱生物合成途径ＧＡＭＥ家族基因呈先下调后上调的表达模式ꎮ代谢组学数据表明ꎬ与品质形成有关的Ｄ－果糖㊁古洛糖酸㊁异柠檬酸㊁Ｌ－谷氨酸和Ｌ－天门冬氨酸等在番茄成熟过程中含量呈现持续增加的趋势ꎬＬ－苹果酸呈下降趋势ꎬＬ－精氨酸㊁Ｌ－色氨酸㊁Ｌ－蛋氨酸在ＢＲ至ＲＲ过程中增加明显ꎻ槲皮素－３－Ｏ－葡萄糖苷㊁柚皮素在转色期明显增加ꎮ综合可见ꎬ Ｍｉｃｒｏ－Ｔｏｍ 番茄果实成熟过程中ꎬ可溶性糖㊁有机酸㊁氨基酸㊁黄酮类化合物等代谢物积累及关键基因表达均发生了规律性变化ꎬ可初步解析番茄果实品质形成过程ꎮ关键词:番茄ꎻ转录组学ꎻ代谢组学ꎻ果实品质中图分类号:Ｓ６４１.２０１:Ｑ７８㊀㊀文献标识号:Ａ㊀㊀文章编号:１００１－４９４２(２０２３)０２－０００９－１１ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｏｍａｔｏＦｒｕｉｔＱｕａｌｉｔｙＦｏｒｍｉｎｇＢａｓｅｄｏｎＴｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｉｃｓａｎｄＭｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓＳｕＬｕｌｕꎬＺｈｕＷｅｎｙｉｎｇꎬＣｈｅｎＸｕꎬＷａｎｇＨｕｉꎬＣａｏＹｉｌｉｎꎬＷａｎｇＦｕ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＨｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅꎬＱｉｎｇｄａｏＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＱｉｎｇｄａｏ２６６１０９ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｉｃａｎｄｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃａｎａｌｙｓｅｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｏｎｔｈｅ Ｍｉｃｒｏ￣Ｔｏｍ ｆｒｕｉｔｓａｔｇｒｅｅｎｒｉｐｅｎｉｎｇ(ＧＲ)ꎬｂｒｅａｋｒｉｐｅｎｉｎｇ(ＢＲ)ａｎｄｒｅｄｒｉｐｅｎｉｎｇ(ＲＲ)ｓｔａｇｅｓ.ＴｈｅｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｆｒｏｍＧＲｔｏＲＲꎬｔｈｅｐｈｏｓｐｈｏｇｌｕｃｏｍｕｔａｓｅ(ＰＧＭ)ａｎｄｇｌｙｃｏｇｅｎｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｓｅ(ＧＰＨ)ｇｅｎｅｓｗｅｒｅｄｏｗｎ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄꎬａｎｄｔｈｅ１ꎬ４￣α￣ｇｌｕｃａｎｂｒａｎｃｈｉｎｇｅｎｚｙｍｅ(ＳＢＥ)ａｎｄｓｕｃｒｏｓｅｓｙｎｔｈａｓｅ(ＳｕＳｙ１)ｇｅｎｅｓｗｅｒｅｕｐ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄꎬｗｈｉｃｈｗｅｒｅａｌｌｒｅｌａｔｅｄｔｏｓｏｌｕｂｌｅｓｕｇａｒｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ.ＴｈｅＧＤＰ￣Ｌ￣ｇａｌａｃｔｏｓｅｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｓｅｇｅｎｅ(ＧＧＰ)ａｎｄｍｏｎｏｄｅｈｙｄｒｏａｓｃｏｒｂａｔｅｒｅｄｕｃｔａｓｅｇｅｎｅ(ＭＤＨＡＲ)ｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎａｓｃｏｒｂｉｃａｃｉｄｓｙｎｔｈｅｓｉｓｐａｔｈｗａｙｗｅｒｅｕｐ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ.Ｍａｎｙｇｅｎｅｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎꎬｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｃｅｌｌｗａｌｌｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｗｅｒｅｕｐ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｄｏｗｎ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ.ＴｈｅＧＡＭＥｆａｍｉｌｙｇｅｎｅｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｏｍａ￣ｔｏａｌｋａｌｏｉｄｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｐａｔｈｗａｙｗｅｒｅｆｉｒｓｔｄｏｗｎ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄａｎｄｔｈｅｎｕｐ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ.Ｔｈｅｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｒｅ￣ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆＤ￣ｆｒｕｃｔｏｓｅꎬｇｕｌｏｎｉｃａｃｉｄꎬｉｓｏｃｉｔｒｉｃａｃｉｄꎬＬ￣ｇｌｕｔａｍａｔｅａｎｄＬ￣ａｓｐａｒｔｉｃａｃｉｄｒｅ￣ｌａｔｅｄｔｏｑｕａｌｉｔｙｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｅｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｄｕｒｉｎｇｔｏｍａｔｏｒｉｐｅｎｉｎｇꎬｂｕｔｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＬ￣ｍａｌｉｃａｃｉｄｄｅ￣ｃｒｅａｓｅｄꎻｔｈｅＬ￣ａｒｇｉｎｉｎｅꎬＬ￣ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎａｎｄＬ￣ｍｅｔｈｉｏｎｉｎｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｆｒｏｍＢＲｔｏＲＲꎬａｎｄｔｈｅｃｏｎ￣ｔｅｎｔｓｏｆｑｕｅｒｃｅｔｉｎ￣３￣Ｏ￣ｇｌｕｃｏｓｉｄｅａｎｄｎａｒｉｎｇｉｎｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｆｒｏｍＧＲｔｏＢＲ.Ｉｎｇｅｎｅｒａｌꎬｄｕｒｉｎｇｔｈｅｆｒｕｉｔｒｉｐｅｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆ Ｍｉｃｒｏ￣Ｔｏｍ ꎬｔｈｅｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓｓｕｃｈａｓｓｏｌｕｂｌｅｓｕｇａｒꎬｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄｓꎬａｍｉｎｏａｃｉｄｓａｎｄｆｌａｖｏｎｏｉｄｓａｎｄｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｋｅｙｇｅｎｅｓｃｈａｎｇｅｄｒｅｇｕｌａｒｌｙꎬｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｉｌｙｐａｒｓｅｔｈｅｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｏｍａｔｏｆｒｕｉｔｑｕａｌｉｔｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ＴｏｍａｔｏꎻＴｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｉｃｓꎻＭｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓꎻＦｒｕｉｔｑｕａｌｉｔｙ㊀㊀番茄是一种重要的蔬菜作物ꎬ２０１８年我国番茄栽培面积１１０.９万公顷ꎬ其中设施番茄面积６４.２万公顷[１]ꎮ随着人们生活水平的提高ꎬ番茄果实品质尤其是口感和风味品质受到更多关注ꎬ关于果实成熟过程中的品质形成机理已有较多报道[２]ꎬ利用多组学手段分析番茄果实品质的相关研究成为近年来的研究热点ꎮＬｕ等研究发现ꎬ番茄果实成熟受ＭＡＤＳ－ｔｙｐｅ转录反馈回路的调控[３]ꎮ大规模番茄果实ＣｈＩＰ－ｃｈｉｐ和转录组数据的分析证实ꎬＲＩＮ通过直接结合和激活与成熟相关的关键结构和调控基因ＡＣＳ２/４㊁ＳＧＲ１㊁ＰＳＹ㊁Ｃｅｌ２㊁ＥＸＰ１㊁ＰＡＬ１㊁Ｃ４Ｈ㊁ＬｏｘＣ㊁ＡＡＴ１㊁ＣＮＲ㊁ＮＯＲ㊁ＡＰ２ａ及其自身ꎬ在番茄果实成熟过程中发挥着重要作用[４－６]ꎮ黄丽华等检测了樱桃番茄以及５份野生番茄的代谢物ꎬ并对其叶片和果实中有机酸㊁氨基酸及糖类含量进行了分析ꎬ结果显示樱桃番茄中含有丰富的营养成分ꎬ且除水分以外ꎬ各种营养成分均比大宗番茄高[７]ꎮＦｒａｓｅｒ等研究表明ꎬ番茄果实中番茄红素脱氢酶基因的表达与β－胡萝卜素㊁叶黄素等的含量密切相关[８]ꎮＭｏｃｏ等比较了番茄果肉和果皮间代谢物的差异ꎬ并建立了包含上百种代谢物的番茄代谢组数据库[９]ꎮＴｉｅ￣ｍａｎ等研究显示ꎬ番茄成熟果实中２８种代谢物与其品质风味和口感显著相关ꎬ其中３－甲基丁醇可显著提高果实的甜感[１０]ꎮ上述研究多以成熟番茄果实为主ꎬ但对番茄果实品质形成过程的研究目前鲜有报道ꎬ且番茄果实成熟过程中物质代谢及基因表达的变化是高度复杂的ꎬ要明确番茄果实品质形成的机理仍需要大量研究ꎮ本研究以 Ｍｉｃｒｏ－Ｔｏｍ 番茄为试材ꎬ对绿熟期㊁转色期及红熟期的果实进行转录组学和代谢组学分析ꎬ以明确番茄果实成熟过程中品质形成的代谢物基础和转录水平的变化ꎬ探索番茄果实品质形成过程ꎬ为番茄优质栽培和育种提供理论依据ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀试验材料供试番茄品种为 Ｍｉｃｒｏ－Ｔｏｍ ꎬ由青岛农业大学番茄育种课题组提供ꎮ于２０２１年３ ７月开展试验ꎮ将番茄种子洗净后播种于７２孔穴盘中ꎬ置于青岛农业大学人工气候室ꎬ待幼苗长至三叶一心时移栽至直径１２ｃｍ的花盆继续培养ꎬ培养条件为光周期１２ｈ光/１２ｈ暗ꎬ光照强度８０００ｌｘꎬ温度２５ħ/１８ħꎬ空气湿度７５％ꎻ分别在果实绿熟期㊁转色期和红熟期取样ꎬ将果实切碎ꎬ液氮冷冻ꎬ放于－８０ħ冰箱保存ꎬ待用ꎮ绿熟期㊁转色期和红熟期样品分别标记为ＧＲ㊁ＢＲ和ＲＲꎮ１.２㊀试验方法１.２.１㊀番茄果实转录组学测定及分析㊀取绿熟期㊁转色期㊁红熟期番茄果实混样进行转录组测序ꎬ每组处理设置３次生物学重复ꎬ提取ＲＮＡ后进行纯化㊁建库ꎬ然后使用第二代高通量测序技术(ＮＧＳ)ꎬ基于Ｉｌｌｕｍｉｎａ测序平台进行文库的双末端(ＰＥ)测序ꎬ该部分工作由上海派森诺生物科技有限公司进行ꎮ将测序得到的数据进行基因的差异表达㊁ＧＯ富集及ＫＥＧＧ富集分析ꎮ１.２.２㊀转录组数据的ｑＲＴ－ＰＣＲ验证㊀采用Ｓｏ￣０１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀ｌａｒｂｉｏ试剂盒ꎬ提取不同时期的番茄果肉总ＲＮＡꎬ使用反转录试剂盒ＴａＫａＲａ(北京宝日医生物技术有限公司)将总ＲＮＡ反转录合成ｃＤＮＡꎬ以ｃＤＮＡ为模板㊁Ａｃｔｉｎ为内参进行ｑＲＴ－ＰＣＲꎮ利用在线引物设计软件(ｈｔｔｐｓ://ｑｕａｎｔｐｒｉｍｅ.ｍｐｉｍｐ￣ｇｏｌｍ.ｍｐｇ.ｄｅ/)对所筛选的差异基因设计定量引物(表１)ꎬ通过溶解曲线分析确认其特异性ꎮｑＲＴ－ＰＣＲ采用ＴａＫａＲａ试剂盒(北京宝日医生物技术有限公司)ꎬ在罗氏定量ＰＣＲ仪上完成ꎬ程序设置为:９５ħ１０ｍｉｎꎬ９５ħ１５ｓꎬ６０ħ６０ｓꎬ４０个循环ꎮ所有试验均设置３个生物学重复ꎬ相对表达水平的计算方法为２－әәＣｔ法ꎮ１.２.３㊀番茄果实代谢组学测定及分析㊀取绿熟期㊁转色期和红熟期果实各６次重复共１８个样本进行代谢组分析ꎮ该部分工作由上海派森诺生物科技有限公司进行ꎬ实验方法参照ＤｅＶｏｓ和Ｓａｎ￣ｇｓｔｅｒ[１１ꎬ１２]等的方法ꎮ将得到的数据进行代谢产物的差异分析及ＫＥＧＧ富集分析ꎮ㊀㊀表１㊀ｑＲＴ－ＰＣＲ引物序列序号基因正向引物(５ᶄ－３ᶄ)反向引物(５ᶄ－３ᶄ)１Ｓｏｌｙｃ０６ｇ０３５９４０.３ＡＡＡＴＴＣＣＡＴＴＧＧＧＣＡＡＧＡＧＣＣＡＣＧＧＡＴＧＣＧＡＣＡＧＧＴＴＣＴＣ２Ｓｏｌｙｃ１０ｇ０８５５４０.１ＣＣＡＣＴＡＴＣＴＧＧＴＣＣＴＴＴＡＴＴＴＣＣＴＡＴＴＧＴＣＧＴＴＣＣＡＴＴＣＧＧＧＴＴＡ３Ｓｏｌｙｃ０９ｇ００８５６０.４ＣＣＴＴＣＣＴＣＣＡＡＣＡＴＣＣＡＣＣＡＴＣＴＣＣＴＡＴＧＣＣＴＧＴＧＡＡＡＡＣＴＡＴ４Ｓｏｌｙｃ０４ｇ０１２１４０.１ＧＣＡＡＧＧＡＡＧＴＣＡＡＧＧＣＣＡＣＴＧＣＣＣＴＡＧＣＣＡＴＴＣＣＧＡＧＴＡＴ５Ｓｏｌｙｃ１２ｇ０５５７３０.３ＴＣＡＣＣＡＡＣＣＴＴＣＣＡＴＧＣＡＡＴＡＴＧＧＡＡＴＧＧＡＧＴＧＧＣＴＡＣＴＴＣＣＴＡＧ６Ｓｏｌｙｃ１１ｇ０６９７００.２ＴＧＧＡＡＧＡＣＧＣＡＡＧＧＧＴＴＴＧＴＣＣＣＡＴＴＴＧＴＧＣＣＧＡＴＴＴＣＴＧ７Ｓｏｌｙｃ１２ｇ００６７９０.３ＴＧＡＡＣＴＣＧＡＴＧＣＡＡＴＴＣＧＴＡＡＴＣＣＣＡＣＴＣＣＴＧＴＣＡＧＴＧＴＧＡＴＴＴ８Ｓｏｌｙｃ０２ｇ０８０６７０.３ＡＧＴＧＣＴＡＡＣＣＡＣＴＡＣＴＧＣＣＧＴＴＴＣＣＡＣＴＴＧＣＡＧＴＧＡＧＡＴＴＣＣＡＡＣ９Ｓｏｌｙｃ０６ｇ０６９１１０.４ＡＣＡＣＴＡＣＴＣＴＧＧＣＴＣＴＴＣＡＡＡＴＴＧＡＴＧＧＧＣＡＡＴＣＡＧＡＧＡＣＴＴＴＡ１０Ｓｏｌｙｃ０６ｇ０７３０８０.４ＧＡＴＴＴＧＣＡＡＧＴＧＧＣＴＧＧＣＣＴＴＣＡＣＴＣＡＡＣＧＣＣＴＣＣＡＡＴＴＧＡＴＣＡＣ１１Ｓｏｌｙｃ１０ｇ００７６９０.３ＡＣＴＣＣＡＣＣＡＧＴＣＡＡＧＣＡＡＧＧＡＡＡＡＣＣＡＡＡＧＴＣＡＣＣＧＧＧＡＡＧＡＣ１２Ｓｏｌｙｃ０７ｇ０４２４４０.３ＧＣＣＴＧＴＧＧＴＧＧＴＴＴＡＴＴＴＣＴＡＣＣＴＧＡＡＧＧＣＡＣＡＴＧＣＣＴＧＴＴＴＧＧ１３ＡｃｔｉｎＣＡＡＡＣＧＡＧＡＡＴＴＧＣＣＴＴＧＧＴＣＴＴＡＡＣＡＴＣＣＧＣＡＣＣＡＡＣＣＴ２㊀结果与分析２.１㊀不同时期番茄果实转录组学分析２.１.１㊀差异表达基因分析㊀３个时期两两之间共检测出１８６０１个差异表达基因(ＤＥＧｓ)ꎬ其中ＧＲ与ＢＲ间(ＧＲｖｓＢＲ)存在６５３７个ＤＥＧｓꎬ其中２０５７个上调ꎬ４４８０个下调ꎻＢＲ与ＲＲ间(ＢＲｖｓＲＲ)出现４５８７个ＤＥＧｓꎬ其中２０４２个上调ꎬ２５４５个下调ꎻＧＲ与ＲＲ间(ＧＲｖｓＲＲ)检测到７４７７个ＤＥＧｓꎬ其中２２４７个上调ꎬ５２３０个下调ꎮ而且ＧＲｖｓＢＲ与ＢＲｖｓＲＲ之间有２２６９个相同的ＤＥＧｓꎬＧＲｖｓＢＲ与ＧＲｖｓＲＲ之间有４５３７个相同的ＤＥＧｓꎬＢＲｖｓＲＲ与ＧＲｖｓＲＲ之间有２８７０个相同的ＤＥＧｓꎬ而ＧＲｖｓＢＲ㊁ＢＲｖｓＲＲ与ＧＲｖｓＲＲ三者之间共有１２４０个相同的ＤＥＧｓ(图１Ａ)ꎮ２.１.２㊀差异表达基因的ＧＯ富集分析㊀ＧＲｖｓＢＲ的ＧＯ富集结果显示ꎬ在细胞组分方面ꎬＤＥＧｓ主要富集在细胞周边㊁细胞膜等条目上ꎻ在分子功能方面ꎬ主要富集在催化活性㊁单加氧酶活性等条目上ꎻ在生物过程方面ꎬ主要富集在碳水化合物代谢过程㊁单羧酸代谢过程等条目上(图１Ｂ)ꎮＢＲｖｓＲＲ的ＧＯ富集结果显示ꎬ在细胞组分方面ꎬＤＥＧｓ主要富集在光合系统㊁光合膜等条目上ꎻ在分子功能方面ꎬ主要富集在色素结合㊁叶绿素结合等条目上ꎻ生物过程方面主要富集在光合作用㊁蛋白质－发色团连接等条目上(图１Ｃ)ꎮＧＲｖｓＲＲ的ＧＯ富集结果显示ꎬ在细胞组分方面ꎬＤＥＧｓ主要富集在细胞外围㊁膜的固有成分等条目上ꎻ在分子功能方面ꎬ主要富集在色素结合㊁单加氧酶活性等条目上ꎻ在生物过程方面ꎬ主要富集在光合作用光系统Ⅰ中的光收集㊁光合作用光收集㊁次生代谢过程等条目上(图１Ｄ)ꎮ１１㊀第２期㊀㊀㊀㊀㊀苏璐璐ꎬ等:基于转录组学和代谢组学解析番茄果实品质形成过程Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ㊁Ｄ分别为韦恩图及ＧＲｖｓＢＲ㊁ＢＲｖｓＲＲ㊁ＧＲｖｓＲＲ间的ＧＯ富集结果ꎮ柱状图中ꎬ标记ＣＣ指细胞组分ꎬＭＦ指分子功能ꎬＢＰ指生物过程ꎮ图１㊀不同成熟时期番茄果实ＤＥＧ的韦恩图及ＧＯ富集结果２.１.３㊀差异表达基因的ＫＥＧＧ富集分析㊀ＫＥＧＧ富集分析结果显示ꎬＧＲｖｓＢＲ共有１２４７个差异基因注释在１１９个通路上ꎬ富集较为显著且与番茄果实品质形成相关的通路主要有植物激素信号转导㊁淀粉和蔗糖代谢㊁半乳糖代谢㊁类黄酮生物合成等通路(图２Ａ)ꎻＢＲｖｓＲＲ共有８４８个差异基因注释在１０９个通路上ꎬ富集较为显著的有植物激素信号转导㊁淀粉和蔗糖代谢㊁丙氨酸和天冬氨酸及谷氨酸的代谢㊁光合作用㊁类黄酮生物合成㊁果糖和甘露糖代谢等通路(图２Ｂ)ꎻＧＲｖｓＲＲ共有１４４０个差异基因注释在１１７个通路上ꎬ其中１１１１个差异基因被富集在８７条代谢通路上ꎬ富集较为显著的有植物激素信号转导㊁淀粉和蔗糖代谢㊁半乳糖代谢㊁糖酵解/糖异生㊁类黄酮生物合成等通路(图２Ｃ)ꎮ番茄果实由绿熟向红熟转变的过程中ꎬ蔗糖２１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀和淀粉代谢通路中的蔗糖磷酸合酶基因随着果实的成熟一直呈现上调趋势ꎻ参与抗坏血酸合成途径的ＧＤＰ－Ｌ－半乳糖磷酸化酶基因(ＧＧＰ)㊁单脱氢抗坏血酸还原酶基因(ＭＤＨＡＲ)一直呈现上调趋势ꎻ苯丙烷生物合成途径中合成木质素和柚皮素的反式肉桂酸４－单加氧酶表达呈现先上调后下调的趋势ꎻ类黄酮生物合成中５－Ｏ－(４－香豆酰)－Ｄ－奎宁酸３ᶄ－单加氧酶基因㊁查尔酮合酶基因表达先上调后下调ꎻ另外在糖降解及其他代谢途径中的一些与果实品质形成相关的基因如糖原磷酸化酶基因(ＧＰＨ)㊁磷酸葡萄糖变位酶基因(ＰＧＭ)㊁异柠檬酸脱氢酶基因㊁谷胱甘肽生物合成酶基因也有不同程度的表达差异ꎮ在果实由绿熟到转色再到红熟的过程中ꎬ与叶绿素降解关键基因ＳＧＲ１㊁ＰＰＨ均呈先上调后下调的趋势ꎻ由绿熟期向转色期转变的过程中ꎬ与类胡萝卜素生物合成相关的基因ＰＳＹ１㊁ＰＳＹ２㊁ＣＲＴＩＳＯ㊁ＺＤＳ㊁ＰＤＳ㊁ＢＣＨ２㊁ＺＥＰ㊁ＮＳＹ以及与细胞壁代谢相关的基因Ｅｘｐ１㊁ＰＧ㊁ＰＬ㊁ＴＢＧ４㊁Ｃｅｌ１㊁Ｃｅｌ２㊁Ｘｙｌ１等均呈现上调的趋势ꎻ与次级代谢产物形成相关的基因ＰＡＬ㊁ＴｏｍＬｏｘＣ㊁ＰＰＥＡＴ㊁ＡＡＴ１㊁ＦＬＯＲＡＬ４㊁ＬＩＰ８等均表现为先上调后下调的趋势ꎻ多个参与花青素合成的基因如ＣＨＳ１㊁ＣＨＩ㊁Ｆ３Ｈ㊁Ｆ３ ５ Ｈ㊁ＵＧＴｓ㊁Ｆ３ＨＬ等均表现为下调ꎻ参与生物碱合成的ＧＯＲＫＹ㊁ＳＡＭＴ以及ＧＡＭＥ家族基因ＧＡＭＥ１㊁ＧＡＭＥ４㊁ＧＡＭＥ５㊁ＧＡＭＥ６㊁ＧＡＭＥ１１㊁ＧＡＭＥ１２㊁ＧＡＭＥ１７㊁ＧＡＭＥ１８均呈现先下调后上调的趋势ꎻ另外参与调控果实成熟与果实品质形成的相关转录因子在果实成熟过程中表达量也发生了较大的变化ꎬ如ＲＩＮ表现为持续上调ꎬＮＡＣ４㊁ＮＡＰ２表现为先上调后下调的趋势ꎮ３１㊀第２期㊀㊀㊀㊀㊀苏璐璐ꎬ等:基于转录组学和代谢组学解析番茄果实品质形成过程Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ分别为ＧＲｖｓＢＲ㊁ＢＲｖｓＲＲ㊁ＧＲｖｓＲＲꎮ图２㊀不同时期番茄果实差异基因的ＫＥＧＧ富集分析４１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀２.１.４㊀ｑＲＴ－ＰＣＲ验证结果㊀为了验证转录组数据的准确性ꎬ我们筛选了１２个差异表达基因ꎬ利用ｑＲＴ－ＰＣＲ对其进行表达分析ꎬ结果表明ꎬ尽管转录组数据与ｑＲＴ－ＰＣＲ数据之间存在倍数上的差异ꎬ但是各个基因表达模式基本一致(图３)ꎬ这表明获得的转录组数据是可信的ꎬ可以用于后续分析ꎮ图３㊀ＲＮＡ－ｓｅｑ数据的ｑＲＴ－ＰＣＲ验证２.２㊀不同时期番茄果实代谢组分析２.２.１㊀差异代谢物分析㊀结果发现ꎬＧＲｖｓＢＲ㊁ＢＲｖｓＲＲ㊁ＧＲｖｓＲＲ共鉴定出１５４种主要差异代谢物ꎮ其中ＧＲｖｓＢＲ㊁ＢＲｖｓＲＲ㊁ＧＲｖｓＲＲ分别存在１３８㊁１０３㊁１４４种差异代谢物ꎬ上调的分别有９５㊁７６㊁１０５种ꎬ下调的分别有４３㊁２７㊁３９种ꎮ差异代谢物中与番茄果实品质形成相关的重要糖类㊁有机酸㊁氨基酸㊁类黄酮等物质在番茄果实发育过程中的含量变化如表２所示ꎮ有机酸中反式肉桂酸在番茄果实成熟过程中呈现持续下降的趋势ꎬ异柠檬酸在果实发育过程中持续增加ꎬＬ－苹果酸在果实由ＢＲ至ＲＲ发育过程中明显下降ꎮ氨基酸类化合物中的Ｌ－谷氨酸和Ｌ－天门冬氨酸在发育过程中逐渐增加ꎬＬ－精氨酸㊁Ｌ－色氨酸㊁Ｌ－蛋氨酸在ＢＲ至ＲＲ转变过程中明显增加ꎻ槲皮素－３－Ｏ－葡萄糖苷㊁柚皮素在转色期明显增加ꎻ糖类物质Ｄ－果糖㊁Ｄ－麦芽糖在番茄果实从ＧＲ到ＢＲ的过程中含量增加ꎮ２.２.２㊀差异代谢产物的ＫＥＧＧ富集分析㊀利用ＫＥＧＧ数据库和ＭｅｔＰＡ数据库对果实不同时期差异代谢物参与的代谢通路进行富集ꎮＧＲｖｓＢＲ㊁ＢＲｖｓＲＲ㊁ＧＲｖｓＲＲ的差异代谢物均富集到５０多条代谢通路ꎬ并且共同富集到的与品质形成相㊀㊀表２㊀番茄果实不同成熟时期部分与果实品质形成相关代谢物的变化化合物种类化合物中文名称ｌｏｇ２(ＦＣ＿ＧＲ/ＢＲ)ｌｏｇ２(ＦＣ＿ＢＲ/ＲＲ)ｌｏｇ２(ＦＣ＿ＧＲ/ＲＲ)有机酸ｔｒａｎｓ－Ｃｉｎｎａｍａｔｅ反式肉桂酸－２.７３８－１.０９５１－３.８３３１Ｓｕｃｃｉｎｉｃａｃｉｄ琥珀酸－２.３６１２ －２.０６５６Ｇｌｕｃｏｎｉｃａｃｉｄ葡萄糖酸－０.６３６８４１.０２１７Ｇｕｌｏｎｉｃａｃｉｄ古洛糖酸２.５１３２０.８７１８３.３８５０Ｌ－ＭａｌｉｃａｃｉｄＬ－苹果酸 －１.４３５４－１.３９６３Ｆｕｍａｒｉｃａｃｉｄ延胡索酸 －１.０４９７－１.１９８２Ｉｓｏｃｉｔｒｉｃａｃｉｄ异柠檬酸１.２１５６１.２４８７２.４６４３Ｐｙｒｕｖｉｃａｃｉｄ丙酮酸１.４１７０ １.３９６６氨基酸Ｌ－Ｐｈｅｎｙｌａｌａｎｉｎｅ苯丙氨酸－２.３５１１ －２.５３１０Ｌ－ＳｅｒｉｎｅＬ－丝氨酸－２.３３８２ －２.０６２７Ｌ－ＶａｌｉｎｅＬ－缬氨酸－２.２５４８ －２.２２７６Ｌ－ＴｈｒｅｏｎｉｎｅＬ－苏氨酸－０.９８３２ －０.６２４４Ｌ－ＧｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄＬ－谷氨酸１.２２８１１.５０１５２.７２９７Ｌ－ＡｒｇｉｎｉｎｅＬ－精氨酸 ０.９０８９０.７５９８Ｌ－ＴｒｙｐｔｏｐｈａｎＬ－色氨酸 １.０３４５０.９９４３Ｌ－ＭｅｔｈｉｏｎｉｎｅＬ－蛋氨酸 ０.７４４３０.６３４４ｂｅｔａ－Ａｌａｎｉｎｅβ－丙氨酸－１.０６３５０.９７７３Ｄ－ＰｒｏｌｉｎｅＤ－脯氨酸３.５７２１－１.０７７３２.４９４９Ｌ－ＡｓｐａｒｔｉｃａｃｉｄＬ－天门冬氨酸３.０２７５１.２２４３４.２５１８醇类Ｇａｌａｃｔｉｔｏｌ半乳糖醇－１.６５４３１.４９２４Ｄ－ＸｙｌｉｔｏｌＤ－木糖醇２.４４８７ ３.００２７２－Ｐｈｅｎｙｌｅｔｈａｎｏｌ２－苯乙醇０.３６４９０.７９８４１.１６３２Ｔｙｒｏｓｏｌ酪醇０.４５２１ ０.７７８２酮类Ｃｏｕｍａｒｉｎ香豆素－１.５９８１ －１.４２９７Ｐｕｌｅｇｏｎｅ胡薄荷酮０.５９６５ １.６４６０Ｑｕｅｒｃｅｔｉｎ－３－Ｏ－ｇｌｕｃｏｓｉｄｅ槲皮素－３－Ｏ－葡萄糖苷０.８４４７ ０.７８０５Ｎａｒｉｎｇｅｎｉｎ柚皮素７.４００７－１.４８９２５.９１１５Ｈｅｓｐｅｒｅｔｉｎ橙皮素９.９０８８－０.８７７５９.０３１３糖类Ｄ－ＦｒｕｃｔｏｓｅＤ－果糖１.０５３７ ０.９１０７Ｄ－ＭａｌｔｏｓｅＤ－麦芽糖２.３３６５ １.５０１９Ｍａｎｎｉｎｏｔｒｉｏｓｅ甘露三糖 １.０２８１０.７３２０Ｇｌｕｃｏｓａｍｉｎｅ氨基葡萄糖１.３９４４１.１９６５２.５９０９５１㊀第２期㊀㊀㊀㊀㊀苏璐璐ꎬ等:基于转录组学和代谢组学解析番茄果实品质形成过程关的代谢通路主要有类黄酮生物合成和柠檬酸盐循环途径(图４)ꎮＧＲｖｓＢＲ和ＧＲｖｓＲＲ所富集的与品质形成相关的代谢通路还包含有谷氨酸㊁甘氨酸㊁丝氨酸和苏氨酸的代谢ꎬ以及淀粉和蔗糖代谢等途径ꎮ另外ꎬＢＲｖｓＲＲ还富集到磷酸戊糖途径等ꎮ６１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ分别为ＧＲｖｓＢＲ㊁ＢＲｖｓＲＲ㊁ＧＲｖｓＲＲ的富集结果ꎮ图４㊀不同成熟时期果实差异代谢物ＫＥＧＧ富集通路分析３㊀讨论与结论如何提高番茄果实品质以及探究提高番茄果实品质的分子机理已成为热门研究课题ꎮ番茄果实中可溶性糖及有机酸的种类㊁含量㊁比例以及次生代谢物(多酚㊁挥发性有机化合物和生物碱)的种类和含量在果实成熟过程中均会发生较大的变化ꎬ这也对番茄果实口感及风味品质的形成起着决定性作用ꎮ本研究采用转录组学与代谢组学相结合的方法ꎬ通过研究不同时期番茄果实中糖类㊁有机酸㊁氨基酸㊁维生素㊁色素等物质及相关代谢通路的变化ꎬ初步探索番茄成熟后果实品质形成的原因ꎮ前人研究表明ꎬ番茄果实可溶性糖含量随果实发育和成熟会发生明显变化ꎬ且含糖量在一定程度上会影响果实的硬度和挥发性香气物质ꎬ是影响果实品质的重要因素ꎮ果糖和葡萄糖是成熟番茄果实中的主要可溶性糖[１２]ꎬ蔗糖合成酶㊁酸性转化酶和蔗糖磷酸合成酶是参与蔗糖代谢的重要酶ꎬ在果实中糖的积累中起重要作用[１３]ꎮ本研究中ꎬ番茄果实中的氨基葡萄糖含量从绿熟期到转色期再到红熟期呈现不断升高的趋势ꎬ在红熟期达到最高ꎻ影响糖降解的磷酸葡萄糖变位酶基因㊁糖原磷酸化酶基因下调ꎬ控制合成糖原和海藻糖的１ꎬ４－α－葡聚糖分支酶基因(ＳＢＥ)㊁介导蔗糖从韧皮部向果实输送的ＳＵＴ１基因(蔗糖转运蛋白基因)以及控制蔗糖卸载的基因ＳｕＳｙ１(蔗糖合酶基因)在果实成熟过程中也呈现上升的趋势ꎻＡＧＰＬ１在果实由转色期向红熟期转变过程中也显著上调ꎬ该基因调控果实成熟过程中的淀粉含量ꎬ促进可溶性固形物含量的增加ꎮ说明番茄果实由绿熟向红熟转变的过程中ꎬ己糖的合成㊁积累以及输送和卸载相关通路的关键基因表达量的变化ꎬ最终导致果实内糖分含量的增加ꎬ为番茄果实口感品质的形成奠定了物质基础ꎮ果实内有机酸的种类和含量对番茄果实口感也非常重要ꎬ在果实发育过程中ꎬ有机酸的总含量呈现降低趋势ꎮ抗坏血酸是番茄果实品质中重要的指标ꎮ目前已报道的抗坏血酸生物合成途径有４种:Ｌ－半乳糖途径㊁古洛糖途径㊁Ｄ－半乳糖醛酸７１㊀第２期㊀㊀㊀㊀㊀苏璐璐ꎬ等:基于转录组学和代谢组学解析番茄果实品质形成过程途径以及肌醇途径[１４]ꎮ古洛糖途径是在酶的作用下ꎬ将ＧＤＰ－Ｄ－甘露糖经一系列反应催化生成古洛糖酸ꎬ最后生成抗坏血酸ꎻ岳东的研究证明了这条途径的准确性[１５]ꎮ本研究中ꎬ作为中间产物的古洛糖酸在整个发育时期含量持续增加ꎬ为番茄果实中抗坏血酸的合成提供了充足的底物ꎻ参与抗坏血酸合成途径的ＧＤＰ－Ｌ－半乳糖磷酸化酶基因(ＧＧＰ)㊁单脱氢抗坏血酸还原酶基因(ＭＤＨＡＲ)也一直呈现上调趋势ꎮ前人研究显示ꎬ番茄果实中抗坏血酸含量在绿熟期至转色期显著增多ꎬ转色期后上升速度逐渐下降ꎻ苹果酸含量在番茄果实的整个发育阶段都呈现逐渐降低的趋势[１６]ꎮ本试验结果显示 Ｍｉｃｒｏ－Ｔｏｍ 番茄果实成熟过程中苹果酸含量一直呈现下降趋势ꎬ与前人研究结果基本一致ꎮ由上述结果我们推测ꎬ Ｍｉｃｒｏ－Ｔｏｍ 番茄果实发育的整个过程中糖类物质含量上升ꎬ酸类物质总量下降ꎬ果实糖酸比值增加ꎬ番茄口感逐渐提升ꎬ是番茄果实品质形成的重要原因ꎮ挥发性芳香物质的组分及含量是番茄果实的重要特征品质指标ꎬ主要由萜烯㊁醛㊁醇㊁酯㊁酮等复杂混合物组成ꎮ根据不同的前体ꎬ挥发性有机物可以分为四大类:脂肪酸挥发物㊁氨基酸衍生的挥发物㊁萜类挥发物以及类胡萝卜素衍生的挥发物[１７ꎬ１８]ꎮ本试验代谢组学分析结果显示ꎬ番茄果实由转色期到红熟期转变的过程中ꎬ大部分氨基酸的含量呈现先下降后上升的趋势ꎬ氨基酸为芳香化合物合成的主要前体物质ꎬ果实绿熟期到转色期过程中多数氨基酸含量下降ꎬ可能是因为绿熟期积累的氨基酸到了转色期后主要进入下游途径合成芳香化合物ꎮＲＮＡ－ｓｅｑ数据显示ꎬ与脂肪酸挥发物生物合成相关的基因ＬＩＰ８㊁ＴｏｍＬｏｘＣ㊁Ｌｅｃｉｔｈｉｎ:ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｏｌ在果实成熟过程中表达量呈现上调趋势ꎬ这些基因均与短链脂肪酸衍生物的合成密切相关ꎻ与氨基酸衍生的挥发物生物合成相关的基因ＦＬＯＲＡＬ４㊁ＡＡＤＣ１也呈现不同程度的上调ꎮ该结果也进一步证实了 Ｍｉｃｒｏ－Ｔｏｍ 番茄果实成熟过程中ꎬ氨基酸㊁脂肪酸的降解与代谢通路中关键基因表达水平的变化有关ꎬ促使果实中的挥发性芳香物质逐渐积累并散发ꎬ最终决定番茄果实成熟后香味品质的形成ꎮ颜色作为番茄果实外观品质的最重要性状之一ꎬ在果实成熟过程中发生着显著变化ꎬ随着叶绿素的降解和类胡萝卜素/类黄酮的生物合成ꎬ最终形成番茄果实独特的颜色[１８]ꎮ本研究发现ꎬ Ｍｉ￣ｃｒｏ－Ｔｏｍ 番茄果实成熟过程中胡薄荷酮㊁槲皮素－３－Ｏ－葡萄糖苷㊁柚皮素㊁橙皮素等与果实颜色形成相关的代谢产物呈现上调趋势ꎬ参与叶绿素降解的基因ＳＧＲ１㊁ＰＰＨ以及参与类胡萝卜素合成的基因ＰＳＹ１㊁ＰＳＹ２㊁ＣＲＴＩＳＯ㊁ＺＤＳ㊁ＰＤＳ㊁ＢＣＨ２㊁ＺＥＰ㊁ＮＳＹ在果实成熟过程中均呈现先上调后下调的趋势ꎬ由此推测 Ｍｉｃｒｏ－Ｔｏｍ 番茄果实成熟过程中果实叶绿素的降解和番茄红素的合成主要发生在绿熟期向转色期转变的过程中ꎬ且随着果实的成熟ꎬ叶绿素降解和番茄红素合成的速度逐渐减弱ꎮ综上所述ꎬ通过对不同成熟时期番茄果实的代谢组学及转录组学分析ꎬ发现番茄果实从绿熟期向红熟期转变过程中ꎬ果实内可溶性糖㊁有机酸㊁氨基酸㊁黄酮类化合物㊁醇类㊁酚类等多种化合物含量和种类以及相关通路中关键基因表达水平发生明显变化ꎬ多种因素相互作用ꎬ形成了 Ｍｉｃｒｏ－Ｔｏｍ 成熟番茄果实的品质ꎮ本研究为番茄品质调控和优质番茄生产提供了理论依据ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀李君明ꎬ项朝阳ꎬ王孝宣ꎬ等. 十三五 我国番茄产业现状及展望[Ｊ].中国蔬菜ꎬ２０２１(２):１３－２０. [２]㊀ＺｈｕＦꎬＷｅｎＷꎬＣｈｅｎｇＹꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｍｅｔａｂｏｌｉｃｃｈａｎｇｅｓｔｈａｔｅｆｆｅｃｔｆｒｕｉｔｑｕａｌｉｔｙｄｕｒｉｎｇｔｏｍａｔｏｆｒｕｉｔｒｉｐｅｎｉｎｇ[Ｊ].ＭｏｌｅｃｕｌａｒＨｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅꎬ２０２２ꎬ２:２－１９.[３]㊀ＬｕＰꎬＹｕＳꎬＺｈｕＮꎬｅｔａｌ.Ｇｅｎｏｍｅｅｎｃｏｄｅａｎａｌｙｓｅｓｒｅｖｅａｌｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｆｌｅｓｈｙｆｒｕｉｔｒｉｐｅｎｉｎｇ[Ｊ].Ｎａｔ.Ｐｌａｎｔｓꎬ２０１８ꎬ４(１０):７８４－７９１.[４]㊀ＦｕｊｉｓａｗａＭꎬＳｈｉｍａＹꎬＨｉｇｕｃｈｉＮꎬｅｔａｌ.Ｄｉｒｅｃｔｔａｒｇｅｔｓｏｆｔｈｅｔｏｍａｔｏ￣ｒｉｐｅｎｉｎｇｒｅｇｕｌａｔｏｒＲＩＮｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｂｙｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅａｎｄｃｈｒｏｍａｔｉｎｉｍｍｕｎｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｅｓ[Ｊ].Ｐｌａｎｔａꎬ２０１２ꎬ２３５(６):１１０７－１１２２.[５]㊀ＦｕｊｉｓａｗａＭꎬＮａｋａｎｏＴꎬＳｈｉｍａＹꎬｅｔａｌ.Ａｌａｒｇｅ￣ｓｃａｌｅｉｄｅｎｔｉｆｉ￣ｃａｔｉｏｎｏｆｄｉｒｅｃｔｔａｒｇｅｔｓｏｆｔｈｅｔｏｍａｔｏＭＡＤＳｂｏｘｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ８１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀ｆａｃｔｏｒＲＩＰＥＮＩＮＧＩＮＨＩＢＩＴＯＲｒｅｖｅａｌｓｔｈｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｆｒｕｉｔｒｉｐｅｎｉｎｇ[Ｊ].ＴｈｅＰｌａｎｔＣｅｌｌꎬ２０１３ꎬ２５(２):３７１－３８６. [６]㊀ＩｒｆａｎＭꎬＧｈｏｓｈＳꎬＭｅｌｉＶＳꎬｅｔａｌ.Ｆｒｕｉｔｒｉｐｅｎｉｎｇｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆａｌｐｈａ￣ｍａｎｎｏｓｉｄａｓｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｂｙｔｈｅＭＡＤＳｂｏｘｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎｆａｃｔｏｒＲＩＰＥＮＩＮＧＩＮＨＩＢＩＴＯＲａｎｄｅｔｈｙｌｅｎｅ[Ｊ].Ｆｒｏｎｔ.ＰｌａｎｔＳｃｉ.ꎬ２０１６ꎬ７(１０):１０.[７]㊀黄丽华ꎬ李芸瑛.樱桃番茄果实营养成分分析[Ｊ].中国农学通报ꎬ２００５ꎬ２１(１０):９１－９２.[８]㊀ＦｒａｓｅｒＰＤꎬＰｉｎｔｏＭＥＳꎬＨｏｌｌｏｗａｙＤＥꎬｅｔａｌ.Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ￣ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｌｉｑｕｉｄｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙｗｉｔｈｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅａｒｒａｙｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｏｔｈｅｍｅｔａｂｏｌｉｃｐｒｏｆｉｌｉｎｇｏｆｐｌａｎｔｉｓｏｐｒｅｎａｉｄｓ[Ｊ].ＰｌａｎｔＪ.ꎬ２０００ꎬ２４(４):５５１－５５８.[９]㊀ＭｏｃｏＳꎬＦｏｒｓｈｅｄＪꎬＶｏｓＲꎬｅｔａｌ.Ｉｎｔｒａ￣ａｎｄｉｎｔｅｒ￣ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｏｆｔｏｍａｔｏｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓｄａｔａｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｌｉｑｕｉｄｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ￣ｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙａｎｄｎｕｃｌｅａｒｍａｇ￣ｎｅｔｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅ[Ｊ].Ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓꎬ２００８ꎬ４(３):２０２－２１５. [１０]ＴｉｅｍａｎＤꎬＺｈｕＧＴꎬＲｅｓｅｎｄｅＭＦＲＪｒꎬｅｔａｌ.Ａｃｈｅｍｉｃａｌｇｅ￣ｎｅｔｉｃｒｏａｄｍａｐｔｏｉｍｐｒｏｖｅｄｔｏｍａｔｏｆｌａｖｏｒ[Ｊ].Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ２０１７ꎬ３５５(６３２３):３９１－３９４.[１１]ＤｅＶｏｓＲＣＨꎬＭｏｃｏＳꎬＬｏｍｍｅｎＡꎬｅｔａｌ.Ｕｎｔａｒｇｅｔｅｄｌａｒｇｅ￣ｓｃａｌｅｐｌａｎｔｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓｕｓｉｎｇｌｉｑｕｉｄｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙｃｏｕｐｌｅｄｔｏｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ[Ｊ].ＮａｔｕｒｅＰｒｏｔｏｃｏｌｓꎬ２００７ꎬ２(４):７７８－７９１.[１２]ＳａｎｇｓｔｅｒＴꎬＭａｊｏｒＨꎬＰｌｕｍｂＲꎬｅｔａｌ.ＡｐｒａｇｍａｔｉｃａｎｄｒｅａｄｉｌｙｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒＨＰＬＣ￣ＭＳａｎｄＧＣ￣ＭＳ￣ｂａｓｅｄｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓ[Ｊ].Ａｎａｌｙｓｔꎬ２００６ꎬ１３１(１０):１０７５－１０７８.[１３]王同林ꎬ叶红霞ꎬ郑积荣ꎬ等.番茄果实中主要风味物质研究进展[Ｊ].浙江农业学报ꎬ２０２０ꎬ３２(８):１５１３－１５２２. [１４]丁剑ꎬ田园ꎬ张喜春.番茄品系不同时期果实糖酸含量的变化[Ｊ].北京农学院学报ꎬ２０１７ꎬ３２(２):５.[１５]岳冬.番茄果实主要风味特征成分测定及品质形成机理研究[Ｄ].南京:南京农业大学ꎬ２０１５.[１６]褚莹倩ꎬ陈溪ꎬ崔妍ꎬ等.色谱质谱分析技术在快速筛查检测领域的研究进展[Ｊ].食品安全质量检测学报ꎬ２０１８ꎬ９(２４):１９－２５.[１７]ＶｏｇｅｌＪＴꎬＴｉｅｍａｎＤＭꎬＳｉｍｓＣＡꎬｅｔａｌ.Ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｃｏｎｔｅｎｔｉｍｐａｃｔｓｆｌａｖｏｒａｃｃｅｐｔａｂｉｌｉｔｙｉｎｔｏｍａｔｏ(Ｓｏｌａｎｕｍｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ)[Ｊ].Ｊ.Ｓｃｉ.ＦｏｏｄＡｇｒｉｃ.ꎬ２０１０ꎬ９０(１３):２２３３－２２４０. [１８]ＫｌｅｅＨＪꎬＧｉｏｖａｎｎｏｎｉＪＪ.Ｇｅｎｅｔｉｃｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｏｍａｔｏｆｒｕｉｔｒｉｐｅｎｉｎｇａｎｄｑｕａｌｉｔｙａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ[Ｊ].Ａｎｎｕ.Ｒｅｖ.Ｇｅｎｅｔ.ꎬ２０１１ꎬ４５:４１－５９.９１㊀第２期㊀㊀㊀㊀㊀苏璐璐ꎬ等:基于转录组学和代谢组学解析番茄果实品质形成过程Copyright©博看网. All Rights Reserved.。

中国瓜菜2023，36（3）：9-14收稿日期：2022-11-18；修回日期：2023-01-16基金项目：国家现代农业产业技术体系（CARS-23-G11）；烟台市科技计划项目（2022XCZX091）；重庆市巫山县科技项目（wskjdx-bxm2022003）作者简介：石雪燕，女，在读硕士研究生，研究方向：植物分子生物学。

E-mail ：*****************通信作者：王虹云，女，高级农艺师，研究方向：蔬菜育种及分子生物学。

E-mail ：************************转录因子（transcription factor ，TF ）是能够特异性地结合基因5’端上游特定核苷酸序列的蛋白，能够调控基因表达功能，加强或抑制基因的转录，也可称作反式作用因子[1]。

转录因子作用过程是在植物根据不同的发育阶段以及面对外部环境的变化时，与相应的顺式元件特异性地结合，激活特定基因转录表达，做出一系列应答反应[2]。

不仅如此，当DNA 转录成RNA 时，在转录起始过程中转录因子起着辅助RNA 聚合酶的作用，是此过程必不可少的一部分[3]。

现在已经发现数百种基因编码植物转录因子，按照DNA 结构域可以分为MYB 、SBP 、HB 、DREB 、NAC 、bZIP 、WRKY 和AP2/EREBP 等家族[4]。

转录因子参与植物许多生理过程，在植物面对外界刺激变化时诱导相关基因表达，开启植物的防御机制，在植物抗逆性方面起着重要作用[5]。

MYB 转录因子家族在植物中数量较多、功能多样，大多数与植物生长发育及逆境胁迫有关，备受学者关番茄MYB 转录因子研究进展石雪燕1，2，李涛1，2，王虹云2，张瑞清2，曹守军2，张丽莉2，姚建刚2，刘佳凤1，2（1.烟台大学生命科学学院山东烟台264005；2.山东烟台市农业科学研究院山东烟台264421）摘要：MYB 转录因子是植物中最大的转录因子家族之一，能够结合基因5’端上游特定核苷酸序列，协助RNA 聚合酶催化DNA 模板链转录成RNA ，起到调控目的基因表达的作用。

Vegetables2019.7检验检测杀嫡醇检出6次，检出率为2.50%,甲拌磷检出2次，检出率为0.80%。

可见，检出率最高的为毒死婢，其次是氧乐果。

2.4.2非禁限用农药由表4可知，氯氨菊酯检出20次，检出率最高，为&33%,其次是丙漠磷，检出14次，检出率为5.80%；其他非禁限用农药中，咪鲜胺检出13次，检出率为5.40%；联苯菊酯检出12次，检出率为5.00%；百菌清检出8次，检出率为3.30%；二嗪磷、三哇酮、氯氟氧菊酯均检出6次，且检出率均为2.50%；五氯硝基苯、苯瞇甲环哇、敌敌畏检出5次，检出率为2.00%,氟氧戊菊酯检出3次，检出率为1.20%,漠氟菊酯、烯酰吗咻检出2次，检出率为0.80%；腐霉利检出1次，检出率为0.40%；乙酰甲胺磷超标1次，检出5次，检出率为5.00%03结论与讨论2018年，定西市农产品基地和批发市场蔬菜中农药残留检测合格率位居全省前列，全年只有第2季度1个生产基地的甘蓝样品不合格。

但在未超标的合格样品中，频繁检出了大量的非禁限用甚至禁限用农药，不容忽视。

总体表现为：不同品种蔬菜中，茄果类和叶菜类蔬菜农药检出率最高；在检出农药种类上，茄果类、食用菌类和叶菜类残留农药种类较多；不同种类农药中，禁限用农药毒死婢和非禁限用农药氯氧菊酯的检出率最高，分别为3.30%和&33%。

参考文献[1]中共中央宣传部.习近平总书记系列重要讲话读本(2016版)[M].北京:学习出版社，人民出版社,2016. [2]李思果，张锦周，王舟，等.2016年深圳市市售蔬菜农药残留检测结果分析[J].华南预防医学,2018,44(1):98-100.[3]林雪梅，梁必立.兰州市农产品批发市场蔬菜、水果中有机磷和氨基甲酸酯类农药残留检测与分析[J].卫生职业教育,2010,28(3):101-102.[4]聂继云，李志霞,刘传德，等.苹果农药残留风险评估[J】.中国农业科学,2014,47(18):3655-3667.[5]柴勇,杨俊英，李燕，等.基于食品安全指数法评估重庆市蔬菜中农药残留的风险[J].西南农业学报,2010, 23(1):98-102.圃美国康奈尔大学研究人员鉴定出2个转录因子对番茄果实成熟及品质的影响番茄成熟是受乙烯和一系列转录因子的作用共同调控的，这些转录因子包括RIPENING INHIBITOR (RIN)和NON-RIPENING(NOR),这2个基因的突变已经被商业上用来延缓果实的成熟和随之而来的变质，是延长果实货架期的一个手段；然而，这些突变也会对果实原本理想的颜色和营养价值相关性状造成影响，不过这种影响的程度尚未得到详细评估。

生物技术进展2013年第3卷第1期7 11Current Biotechnology ISSN 2095-櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅殯殯殯殯2341进展评述Reviews收稿日期：2012-12-12；接受日期：2012-12-31基金项目：国家自然科学基因项目（30970221）资助。

作者简介：刘文文，硕士研究生，研究方向为玉米氮利用效率生理学及拟南芥抗逆作用机制。

*通讯作者：李文学，研究员，博士，主要从事小RNA 功能及植物抗逆机制研究。

E-mail ：liwenxue@caas．cn 植物bHLH 转录因子研究进展刘文文，李文学*中国农业科学院作物科学研究所，北京100081摘要：bHLH （basic helix-loop-helix protein ）是真核生物中存在最广泛的一大类转录因子，其通过特定的氨基酸残基与靶基因相互作用，进而调节相关基因的表达。

系统发育分析表明植物的bHLH 转录因子为单源进化。

bHLH 转录因子不仅对于植物的正常生长和发育必不可缺，同时参与植物适应多种逆境胁迫的反应过程。

然而，由于植物bHLH 家族成员众多、参与的生物过程复杂，对于其了解还不是十分清楚。

本文针对植物bHLH 的进化、结构特点、生物功能，尤其是在适应逆境胁迫中作用等的最新研究结果进行综述，以期为进一步深入了解植物bHLH 转录因子的功能提供理论参考。

关键词：bHLH ；结构特点；生物学功能DOI ：10．3969/j．issn．2095-2341．2013．01．02Progress of Plant bHLH Transcription FactorLIU Wen-wen ，LI Wen-xue *Institute of Crop Science ，Chinese Academy of Agricultural Sciences ，Beijing 100081，ChinaAbstract ：Basic helix-loop-helix proteins （bHLHs ）are found throughout the eukaryotic kingdom ，and constitute one of the largestfamilies of plant transcription factors．They can regulate gene expression through interaction with specific motif in target genes．Phylogenetic analysis indicates that plant bHLHs are monophyletic．bHLHs are necessary for plant normal growth and development ，and play important roles in abiotic-stress responses．However ，we know little about their origins ，structures ，andfunctions due to the large quantities and complexity of plant bHLH family．This paper reviews on the evolution ，structurecharacteristics ，biological function of plant bHLHs ，especially their functions in adapting to abiotic-stress tolerance ，so as to provide a theoretical reference for further research on the function of plant bHLH transcription factors．Key words ：bHLHs ；structural features ；biological functionbHLH 转录因子广泛存在于真核生物。

当归转录因子AsMYB44在番茄中的过量表达分析目录一、内容简述 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的与意义 (4)1.3 研究现状 (5)二、实验材料与方法 (6)2.1 实验材料 (7)2.2 实验方法 (7)2.2.1 基因克隆与载体构建 (9)2.2.2 番茄遗传转化与筛选 (10)2.2.3 分子生物学实验技术 (10)三、当归转录因子AsMYB44的生物学特性 (11)3.1 AsMYB44基因的基本信息 (12)3.2 AsMYB44的功能及其结构特点 (13)3.3 AsMYB44的表达模式 (14)四、AsMYB44在番茄中的过量表达分析 (15)4.1 转基因番茄的筛选与鉴定 (16)4.2 转基因番茄的表型分析 (17)4.3 转基因番茄中AsMYB44基因的表达水平分析 (18)4.4 转基因番茄的生理生化分析 (20)五、结果与讨论 (21)六、结论与展望 (23)一、内容简述引言：介绍研究的背景和意义，包括AsMYB44转录因子在植物生物学中的作用，以及番茄作为模式植物在基因功能研究中的重要性。

研究目的：明确分析当归转录因子AsMYB44在番茄中过量表达的目的，即探讨其如何影响番茄的生长发育、抗病性、产量及品质等方面。

材料与方法：阐述实验材料、实验设计、基因克隆、载体构建、转化方法、表达分析技术等具体实验流程。

AsMYB44转录因子概述：介绍AsMYB44的基本信息，包括其功能域、基因结构、生物信息学分析等内容，以及其在植物生长发育中的潜在作用。

番茄过量表达系统的建立：描述在番茄中构建过量表达AsMYB44的系统，包括基因克隆、载体构建、遗传转化等过程，以及转基因番茄的筛选和鉴定。

转基因番茄的表征：通过对转基因番茄的生长发育、形态变化、生理生化特性等方面进行详细观察和分析，阐述AsMYB44过量表达对番茄的影响。

数据分析与结果解释：利用分子生物学技术，如实时定量PCR、蛋白质免疫印迹等，分析转基因番茄中AsMYB44的表达水平，并探讨其与番茄生长发育的相关性。

文章编号：2096-0387 (2018) 02-0140-03第4卷第2期 生物化工Vol.4 No.22018 年 4 月Biological Chemical EngineeringApr. 2018番茄果实中重要转录因子MADS -RIN 的功能研究顾斌洁(华中师范大学生命科学学院，湖北武汉430079)摘要:果实成熟质量是影响植物品质的重要因素，这个过程受到很多条件的影响，其中转录因子则是重要调控因素。

为实现野生番茄和普通番茄研究，可结合普通突变体的基因融合片段来进行转录分析。

但近年来的突变体研究中却发现另一种突变 体对植物果实成熟的影响很大，所以需要重新认定基因突变体对果实成熟的作用影响，本文主要结合转录基因的调控技术，来对 转录因子的运作方式进行研究，希望能起到一些促进发展的作用。

关键词：番茄；M ADS-RIN;果实成熟；RIN-MC 融合基因 中图分类号：Q943.2文献标志码：AFunctional Study on Important Transcription factor MADS-RIN in TomatoGu bin-jie(College of Life Sciences，Huazhong Normal University，Hubei Wuhan 430079)Abstract : The quality of fruit is an important factor affecting plant quality , and the process is influenced by many conditions . Transcription factor is an important regulatory factor . In order to study wild tomatoes and commontomatoes , transcription analysis can be carried out by combining gene fusion fragments of common mutants . But the study of mutants , another variant has been found to have a significant effect on plant fruit ripening . So it is necessary to redetermine the effect of gene mutation on fruit ripening . This paper mainly combines the regulation technology of transcription gene to study the operation of transcription factor .Keywords : Tomato ; MADS -RIN ; Fruit ripens ; RIN-MC fusion gene果实成熟对植物生长而言非常重要，也是人类 膳食结构的重要组成部分，在很大程度上给人们的饮 食提供了必要准备。

科研NatureGenetics：高精度渐渗系群体分析揭示番茄果实风味和抗病性的遗传基础编译：李飞，编辑：Tracy、江舜尧。

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导读番茄的驯化和育种过程极大地改变了果实成熟及其伴随的无数代谢过程。

导致现代番茄品种丧失了一些重要的果实品质，例如抗旱和抗病能力等。

在这项研究中，作者构建了精细作图群体，进行转录组、代谢组和抗病能力测量，对番茄果实进行整合QTL分析。

所使用的580个渐渗系，在番茄栽培品种M82的背景下，每个品系均携带野生番茄Solanum pennellii的小片段遗传物质，这一群体具有极高的分辨率。

作者对整个种群的果实进行多角度的分析，包括不同发育阶段的RNA测序、基于质谱的代谢组学和病原体敏感性测定，由此产生的海量数据资源被用于多层次的QTL分析中，并确定了番茄果实中基因序列变异、基因表达和代谢产物水平的变化以及最终表型变化的因果关系。

从庞大的数据信息中，作者集中研究了与食用品质相关的代谢物质和对病原体的抗性两个方面，这两个方面是野生和驯化番茄差异最大的地方。

作者鉴定并分析了番茄果实中生物碱α-番茄碱代谢途径的关键酶，这种生物碱赋予番茄果实苦味，妨碍野生番茄被食用，但对于野生番茄抗病能力具有重要影响。

此外，作者鉴定并验证了与抗病能力相关的基因。

这些结果建立了理解番茄果实成熟过程中新陈代谢和病原体抗性的框架，并提供了对番茄果实关键品质性状的理解。

本文研究生成的大量数据为科学界提供了重要的研究资源。

论文ID原名：Analysis of wild tomato introgression lines elucidates the genetic basis of transcriptome and metabolome variationunderlying fruit traits and pathogen response译名：高精度渐渗系群体分析揭示番茄果实风味和抗病性差异的遗传基础期刊：Nature geneticsIF：27.603发表时间：2020.10通讯作者：Asaph Aharoni通讯作者单位：以色列雷霍沃特魏兹曼科学研究所植物与环境科学系实验设计实验结果1.对580个渐渗系的果实进行分析，获得多组学数据资源作者在两个果实发育阶段（破色期，开花后约44 d和红色期，开花后约48 d）对580个自交系的果皮进行分析（图1a）。

doi ：10.19928/ki.1000-6346.2021.2004多毛番茄CIPK 基因家族生物信息学分析及低温下功能研究柴　畅1　狄成乾1　汪　杨2　王傲雪1，2*（1东北农业大学园艺园林学院，黑龙江哈尔滨 150030；2东北农业大学生命科学学院，黑龙江哈尔滨 150030）摘　要：CIPK 基因家族是Ca 2+介导的植物信号转导途径中的一个关键家族，在植物胁迫响应和生长中起着关键作用。

本试验基于多毛番茄全基因组数据筛选出24个多毛番茄CIPK 基因家族成员，系统进化分析将家族成员分为5个亚组，家族成员内部含有5个基因复制对。

亚细胞定位分析表明，多毛番茄CIPK 基因大多定位于细胞质；少数分布于质膜、细胞核、线粒体。

共线性分析结果表明，拟南芥和栽培番茄中的CIPK 基因家族中分别有14个和12个基因与多毛番茄存在共线性关系。

顺式作用元件分析结果表明，多毛番茄CIPK 基因家族基因含有光、激素、冷胁迫等相关的元件。

实时荧光定量PCR 结果表明，低温胁迫下ShCIPK2、ShCIPK17、ShCIPK19表达量显著提高，推测这3个基因可能在多毛番茄低温胁迫应答中起重要的作用。

关键词：多毛番茄；CIPK ；生物信息学；低温离子通道，调控细胞质中游离钙离子浓度变化，产生相应生理反应。

这些传感器主要包括钙调素蛋白（CaM ）、钙依赖型蛋白激酶（CDPK ）和类钙调磷酸酶B 蛋白（CBL ）。

CBL 作为传感器需要与相互作用的蛋白激酶（CIPK ）特异性结合形成功能上的复合物传递植物信号，调控离子流入。

CIPK 蛋白包含保守的N 端的激酶结构域和C 端的调节结构域。

前者包含丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶催化结构域，有可以磷酸化的激活环。

后者包含磷酸酶相互作用域PPI 和自调节结构域NAF （又称FISL 基序）。

特征氨基酸Asn （N ）、Ala （A ）、Phe （F ）、Ile （I ）、Ser （S ）和Leu （L ）组成的NAF 基序是结合CBL 蛋白所必需的（Albrecht et al.，2001）。