一个新的黄瓜叶色突变体鉴定、初定位及转录组分析 植物学报    2025, 60 (4): 515-532.   DOI: 10.11983/CBB24112

图6 ycl与XYYH-3-1间的RNA-Seq分析
(A) 差异表达基因火山图; (B) 差异表达基因KEGG途径富集散点图; (C) GO term二级分类统计结果; (D) 转录组结果的qRT-PCR验证。BP: 生物过程; MF: 分子功能; CC: 细胞组分; WT: 野生型; DEG: 差异表达基因; FPKM: 每千碱基转录本每百万映射片段数; FC: 倍性变化。**表示差异极显著(t检验, P<0.01)。

正文中引用本图/表的段落

为验证RNA-Seq数据的可靠性, 从差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)中随机选取8个基因进行qRT-PCR分析, 包括UMC编码基因(CsaV3_1G030370)、F-box编码基因(CsaV3_3G041340)、AtCKX6编码基因(CsaV3_5G006200)、Chlase1编码基因(CsaV3_5G025230)、PEPC4编码基因(Cs- aV3_5G028880)、TwTPS28编码基因(CsaV3_6G037230)、生长素诱导蛋白X10A编码基因(CsaV3_7G000620)和细胞色素P450 707A4编码基因(CsaV3_ 7G008610)。结果显示, 这8个基因的转录组数据与qRT-PCR相对表达量一致, 证实了转录组数据的可信度(图6D)。

以|log₂ (Fold Change)|>1并且q-value<0.05为标准, 进一步筛选野生型和ycl突变体的差异表达基因。在ycl与野生型植株中共鉴定到337个DEGs, 148个DEGs上调, 189个DEGs下调(图6A)。对差异表达基因进行GO富集和KEGG富集分析, 在各GO条目中(图6C), 与生物过程相关的DEGs主要集中于细胞过程(cellular process)、代谢过程(metabolic process)和刺激反应(response to stimulus)三大功能类别。与分子功能相关的DEGs主要集中于四吡咯结合(tetrapyrrole binding)、血红素结合(heme binding)和铁离子结合(iron ion binding)等, 以上过程大部分与光合色素合成相关, 表明ycl叶色突变涉及色素合成与光合作用; 同时, 部分DEGs聚集在氧化还原酶活性(oxidoreductase activity)和过氧化物酶活性(peroxidase activity)上, 说明突变体氧化还原平衡受损。与细胞组分相关的DEGs主要富集于液泡(vacuole)、细胞壁(cell wall)、凯氏带(casparian strip)、质体类囊体膜基质侧(stromal side of plastid thylakoid membrane)、线粒体(mitochondrion)和内质网小体, 说明突变体的细胞发育受到影响。

为深入探究差异表达基因所涉及的生化代谢以及相关信号转导途径, 对差异表达基因进行KEGG Pathway聚类分析(图6B)。结果显示, 差异表达基因最显著富集的通路有4条, 分别为代谢途径(metabolic pathways) (富集于此的基因有39个)、次生代谢物生物合成(biosynthesis of secondary metabolites) (富集于此的基因有30个)、植物激素信号转导(plant hormone signal transduction) (富集于此的基因有15个)和苯丙素的生物合成(phenylpropanoid biosynthesis) (富集于此的基因有14个)。

本文的其它图/表

• 表1 qRT-PCR引物
  
• 图1 ycl与XYYH-3-1黄瓜子叶期表型变化比较
  (A) 4、5、6、7、8和14天野生型(WT)和ycl表型变化(自然光); (B) 第7天苗龄时2组WT和ycl表型差异(黑暗处理7天); (C) 第8天苗龄时2组WT和ycl表型差异(光照培养1天)。Bars=1 cm
  
• 表2 ycl与XYYH-3-1黄瓜子叶期(7天)的农艺性状
  
• 图2 ycl与XYYH-3-1叶绿素及其合成中间代谢产物的含量
  (A) 叶绿素合成中间代谢产物的相对含量; (B)光合色素含量。WT: 野生型; 5-ALA: 5-氨基乙酰丙酸; PBG: 胆色素原; Urogen III: 尿卟啉原III; Coprogen III: 粪卟啉原III; Proto IX: 原卟啉IX; Mg-Proto IX: Mg-原卟啉IX。*表示差异显著(t检验, P<0.05); **表示差异极显著(t检验, P<0.01); ns表示差异不显著。
  
• 表3 ycl和XYYH-3-1叶片的光合色素含量
  
• 图3 ycl和XYYH-3-1叶片的显微结构及叶绿体超微结构
  (A), (B) 野生型子叶显微结构; (C), (D) 突变体子叶显微结构; (E), (F) 野生型叶绿体超微结构; (G), (H) ycl叶绿体超微结构。(F)是(E)中红色圆圈中的叶绿体放大版。(H)是(G)中红色圆圈中的叶绿体放大版。Sg: 淀粉粒; TH: 类囊体; GL: 基粒片层; O: 嗜锇体
  
• 表4 ycl和XYYH-3-1植株的光合作用参数
  
• 图4 ycl和XYYH-3-1植株的抗氧化物酶活性及丙二醛含量
  (A) 超氧化物歧化酶(SOD)活性; (B) 过氧化物酶(POD)活性; (C) 丙二醛(MDA)含量。WT: 野生型. **表示差异极显著(t检验, P<0.01)。
  
• 图5 突变基因的初定位及筛选
  (A)-(C) 单核苷酸多态性分布((A) 第18号群体; (B) XY子叶群体; (C) XY真叶群体); (D) CsaV3_3G001980相对表达量(**表示差异极显著, t检验, P<0.01); (E)-(G) SNP index峰图((E) 第18号群体; (F) XY子叶群体; (G) XY真叶群体)。WT: 野生型; SNP: 单核苷酸多态性
  
• 表5 ycl突变位点初定位区间内基因
  
• 图7 与ycl表型相关的差异表达基因(DEGs)
  (A) 涉及光合作用的DEGs; (B) 涉及类黄酮生物合成的DEGs; (C) 涉及花青素转运的DEGs; (D) 编码转录因子的DEGs。WT: 野生型; LHCP: 叶绿素a/b结合蛋白; PC: 质体蓝素; PEPC: 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶; Chlase1: 叶绿素酶1; SAT: 司替木丹碱-O-乙酰转移酶; CCoAMT: 咖啡酰辅酶A-3-O甲基转移酶; GST: 谷胱甘肽S-转移酶; MATE: 多药和有毒物排出家族