蓝粒小麦籽粒灌浆期表达谱构建及粒色相关基因分析

摘要

蓝粒小麦的籽粒糊粉层中富含大量的花青素,对人类健康具有多种益处。为了解析其糊粉层中花青素的合成与调控的分子机制,利用农艺性状评估、分子标记、液相芯片技术及转录组分析等方法对蓝粒材料E10-2B与白粒材料E10-2W进行了比较。结果表明,相较于E10-2W,E10-2B的株高、穗长、千粒重和粒长分别降低了15.31%、17.93%、5.99%和4.40%。从分子标记和液相芯片分析结果看,E10-2B不仅含有完整的普通小麦染色体组,还附加了十倍体长穗偃麦草的4E染色体。E10-2B籽粒颜色在花后20～25d间发生转变,花后25d是花青素积累的关键时间点。通过转录组测序分析,花后20和25d在E10-2B中分别出现了748和5246个差异基因。经KEGG富集分析,花后25d的差异基因富集到苯丙烷、类黄酮、花青素生物合成途径等通路,花青素合成通路此时被激活。通过参考公共数据库中蓝粒小麦材料Blue1及其白粒对照White1的转录组数据,两个蓝粒材料(B10-2B和Blue1)中分别有77和21个花青素合成相关基因上调表达,涉及查尔酮合酶(CHS)、黄烷酮3-羟化酶(F3H)、MYB转录因子等。值得注意的是,两个蓝粒材料中有15个基因共同上调表达,占B10-2B上调基因的19.48%,其中3个F3'5'H基因(类黄酮3',5'-羟化酶基因)和3个UFGT基因(类黄酮3-O-葡糖基转移酶基因)在两个蓝粒材料中均表现出高表达。这些共同上调的基因可能在蓝粒与白粒小麦的花青素积累差异中起关键作用。

关键词

蓝粒小麦 / 花青素 / 农艺性状 / 差异表达基因