多組學(xué)聯(lián)合分析：脂質(zhì)組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)聯(lián)合分析發(fā)現(xiàn)Newhall臍橙有無(wú)光澤的分子機(jī)制

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不知道大家平時(shí)在買水果的時(shí)候是不是都更喜歡有光澤的水果呢？可是，市場(chǎng)上一些有光澤的水果并不是天然就有光澤的。打蠟和拋光是新鮮柑橘商品化的關(guān)鍵步驟。但是，該過(guò)程中使用的合成蠟，由于獨(dú)特的化學(xué)特性，會(huì)阻塞氣孔并影響果實(shí)品質(zhì)。因此，讓栽培的水果具有期望的顏色、高光澤度、優(yōu)良內(nèi)部品質(zhì)和強(qiáng)抗菌性能是相當(dāng)重要的。作為植物與環(huán)境接觸的第一個(gè)外部屏障，柑橘類水果的表皮蠟質(zhì)已被報(bào)道在保水性、氣體交換和果實(shí)表面光澤度中發(fā)揮重要作用。結(jié)合表皮的外部保護(hù)，膜脂質(zhì)直接保護(hù)植物細(xì)胞和細(xì)胞器，質(zhì)體膜脂質(zhì)是植物膜脂質(zhì)系統(tǒng)的主要成分。

在柑橘中與脂類相關(guān)的大多數(shù)分子研究一般重點(diǎn)注重角質(zhì)層，沒(méi)有突出膜脂的重要性?；谙惹皥?bào)道的“Newhall”臍橙的光澤突變體，研究者對(duì)該光澤突變體（MT）和野生型“Newhall”臍橙（WT）的未成熟階段和成熟階段進(jìn)行了脂質(zhì)組和轉(zhuǎn)錄組分析，以確定蠟和質(zhì)體脂質(zhì)之間的碳交換。并嘗試通過(guò)三個(gè)上調(diào)的脂肪酶基因的功能鑒定來(lái)闡明MT中JA水平升高的潛在原因。這項(xiàng)研究在增進(jìn)對(duì)柑橘類水果品質(zhì)維持的理解，為柑橘脂庫(kù)天然存在的變異的分子機(jī)制提供了新見(jiàn)解。

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雜志：Horticulture Research

影響因子：5.404

發(fā)表時(shí)間：April 2020

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s4-z

摘要

表皮脂質(zhì)和膜脂質(zhì)在新鮮水果的品質(zhì)維持和抗病性中都起著重要作用。許多報(bào)道表明在表皮蠟突變體中有替代分支途徑的改變。但是，到目前為止，尚不清楚脂質(zhì)的具體變化。本文中，研究者對(duì)“Newhall”臍橙（WT）及其有光澤的突變體（MT）“Gannan No.1”進(jìn)行了一個(gè)全面的時(shí)間分辨脂質(zhì)組和轉(zhuǎn)錄組分析。結(jié)果表明，MT中隨著果實(shí)成熟度的增加，蠟的形成受到嚴(yán)重抑制，并伴隨著36碳質(zhì)體脂質(zhì)的大量產(chǎn)生。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析進(jìn)一步鑒定出一系列參與蠟和膜脂質(zhì)生物合成途徑的關(guān)鍵功能酶和轉(zhuǎn)錄因子。此外，茉莉酸（JA）在MT中的高積累可能是由于需要維持質(zhì)體脂質(zhì)體內(nèi)穩(wěn)態(tài)，因?yàn)閮煞N明顯上調(diào)的脂肪酶（CsDAD1和CsDALL2）的表達(dá)水平與質(zhì)體脂質(zhì)呈正相關(guān)，而這兩種酶能將質(zhì)體脂質(zhì)水解從而增加JA含量。該研究結(jié)果將對(duì)植物脂質(zhì)自然變異的分子機(jī)制提供新見(jiàn)解，從而為提高柑橘類水果的質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

主要結(jié)果

研究者選擇了果實(shí)開(kāi)始膨脹（90DAA）、開(kāi)始成熟（150DDA）和完全成熟（210DDA）三個(gè)階段的樣本，對(duì)蠟含量在果實(shí)發(fā)育階段的變化進(jìn)行了驗(yàn)證。研究發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)發(fā)育過(guò)程中，蠟中所有脂族化合物在MT中的含量均低于WT中的，且隨著果實(shí)成熟度的增加差異也越來(lái)越大。對(duì)150DAA和210DAA階段的果實(shí)果皮進(jìn)行脂質(zhì)組分析，共鑒定和定量了219種甘油脂，層次聚類分析顯示MT中的磷脂代謝與WT中的代謝模式不同。根據(jù)所有脂質(zhì)類別的相對(duì)含量，在兩個(gè)階段均觀察到MT中的脂類積累高于WT中的脂類積累，尤其是在210 DAA。為了進(jìn)一步研究MT和WT之間分子生物學(xué)調(diào)控的差異，研究者對(duì)在150 DAA和210 DAA收獲的水果的果皮進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組分析。轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)顯示W(wǎng)T和MT差異表達(dá)基因（DEG）的比例隨著果實(shí)成熟度的增加而增加，且這些DEG在24條KEGG途徑中顯著富集。JA的生物合成與質(zhì)體脂質(zhì)密切相關(guān)，為了確定參與質(zhì)體脂質(zhì)降解和JA形成的關(guān)鍵脂肪酶，研究者通過(guò)blast搜索共鑒定出37種推測(cè)的脂肪酶，系統(tǒng)發(fā)育分析表明，三個(gè)PLA1基因被分組在DAD1樣基因家族中，其中兩個(gè)基因CsDAD1和CsDALL2與質(zhì)體脂質(zhì)呈正相關(guān)。通過(guò)在煙草中瞬時(shí)過(guò)表達(dá)這3個(gè)基因，研究者發(fā)現(xiàn)在CsDAD1和CsDALL2的過(guò)表達(dá)系中JA水平分別增加了19倍和8倍，表明這兩個(gè)基因?qū)A的形成有很大的影響。

MT和WT中隨著成熟度增加的光澤表型和蠟的合成

MT和WT的轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析

煙草中DAD1樣基因的功能表征

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