圖片中這種美麗的花是北美鵝掌楸的花。圖中可見，在花瓣的根部附近有一個(gè)亮橙色的帶，為什么北美鵝掌楸的花有一個(gè)亮橙色的帶呢？轉(zhuǎn)錄組學(xué)與代謝組學(xué)聯(lián)合分析為您揭秘！

美麗的花朵不僅可以供我們觀賞，花瓣的顏色也是吸引傳粉者以確保繁殖成功的主要花卉特征?；ㄉ亩鄻有灾饕扇箢惿貥?gòu)成：類黃酮、類胡蘿卜素和甜菜堿，這些色素合成相關(guān)基因表達(dá)的精確時(shí)空調(diào)節(jié)產(chǎn)生了特定的著色模式。

北美鵝掌楸（Liriodendron tulipifera）在花瓣的根部附近有一個(gè)亮橙色的帶，其花瓣帶著色的發(fā)育、調(diào)控和生化基礎(chǔ)尚不清楚。文章結(jié)合了鵝掌楸物種的轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)，對(duì)有助于花瓣橙色帶形成的主要色素進(jìn)行了鑒定，并定義了可能的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制。

雜志：Horticulture Research

影響因子：5.404

發(fā)表時(shí)間：May 2020

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41438-020-0287-3#Sec1

摘要

北美鵝掌楸（Liriodendron tulipifera）是一種流行的觀賞性園藝植物，其特別的郁金香形的花基部附近有一條橙色帶。北美鵝掌楸花在發(fā)育過程中，花瓣帶特異性色素沉著的機(jī)制尚不清楚。研究者通過多組學(xué)聯(lián)合分析，結(jié)合非靶向和靶向代謝組學(xué)以及轉(zhuǎn)錄組學(xué)，對(duì)花瓣帶中被特異性激活的類胡蘿卜素生物合成的級(jí)聯(lián)途徑進(jìn)行了鑒定。比較分析北美鵝掌楸和鵝掌楸雜交種的類胡蘿卜素代謝產(chǎn)物表明，γ-胡蘿卜素，一種植物中罕見的胡蘿卜素，是最有可能導(dǎo)致花瓣帶著色的橙色色素。對(duì)發(fā)育中的花瓣的表型和轉(zhuǎn)錄組分析表明，帶區(qū)首先是由綠色損失預(yù)先確定的。再通過分別局部激活和抑制類胡蘿卜素和葉綠素生物合成基因來維持該條帶。胡蘿卜素生物合成的兩個(gè)限速基因，類胡蘿卜素異構(gòu)酶（CRTISO）和ε番茄紅素環(huán)化酶（ε-LCY），編碼負(fù)責(zé)在花瓣特定條帶橙色色素沉著的核心酶。與中國(guó)鵝掌楸相比，北美鵝掌楸中有一個(gè)額外的ε-LCY拷貝，作者推測(cè)該拷貝可能有助于形成獨(dú)特的花瓣著色圖案。綜上所述，該研究首次提供了鵝掌楸花著色中的代謝組和轉(zhuǎn)錄組動(dòng)力學(xué)，并為花卉育種或代謝工程以及了解早期木本被子植物的花卉進(jìn)化提供了寶貴的資源。

主要結(jié)果

研究者采集了北美鵝掌楸花四個(gè)不同階段的花瓣，用于轉(zhuǎn)錄組和代謝組學(xué)分析。非靶向代謝組的時(shí)間過程數(shù)據(jù)集中共獲得4799種代謝物，它們?cè)谥辽賰蓚€(gè)階段之間顯示出顯著差異（p <0.05）。根據(jù)聚類分析和KEGG富集分析，發(fā)現(xiàn)類胡蘿卜素可能在北美鵝掌楸的花瓣著色中起關(guān)鍵作用。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序共獲得224,245個(gè)unigene，對(duì)其中63.22％（141,781）的基因進(jìn)行了功能注釋。所有樣本中unigene表達(dá)發(fā)生顯著變化的基因進(jìn)行了聚類分析，結(jié)果顯示了鵝掌楸花發(fā)育過程中的階段/組織特異性轉(zhuǎn)錄組特征。轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析表明，在北美鵝掌楸花瓣中，基因表達(dá)的局部轉(zhuǎn)錄調(diào)控可能會(huì)導(dǎo)致類胡蘿卜素的生物合成和積累，使花朵發(fā)育過程中花瓣帶著色。靶向代謝組學(xué)進(jìn)一步證實(shí)類胡蘿卜素在北美鵝掌楸花瓣帶著色中的作用：特定位點(diǎn)γ-胡蘿卜素的局部積累可能是導(dǎo)致北美鵝掌楸花開花過程中花瓣帶著色的關(guān)鍵過程。胡蘿卜素關(guān)鍵酶的動(dòng)力學(xué)分析顯示，檢測(cè)到的ε-LCY基因在花瓣的下側(cè)相比于萼片和花瓣的上側(cè)上調(diào)。

百泰派克生物科技提供多組學(xué)整合分析服務(wù)，包括轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)的聯(lián)合分析。

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