无患子种仁脂肪酸生物合成关键酶基因筛选

[目的]基于无患子种仁油脂累积及其组分的动态变化,阐明种仁油脂合成关键酶基因的生物信息学特点,明确油脂合成调控机制,为提高种仁含油率和改良脂肪酸组成的定向育种研究提供理论依据。[方法]通过对无患子开花后 0-150 d果实及种仁形态观测,测定了其种仁 9 个时期的含油率及脂肪酸组成。基于此,测定了无患子 70、100、130 DAF 的种仁转录组,以无患子全基因组注释文件作参考,对其进行GO、KEGG、string等功能基因注释,并采用DESeq2 软件对差异基因表达进行筛选,最终筛选出无患子种仁油脂积累关键酶基因,揭示其油脂积累的分子机制。[结果]1)通过形态观测,可将发育中的无患子果实分为发育缓慢期(0-40 DAF)、发育快速期(40-90 DAF)以及发育稳定期(90-160 DAF)。2)依据种仁形态、含油率及脂肪酸变化,将无患子种仁油脂积累分为油脂积累缓慢期(60-90 DAF)、油脂积累快速期(90-130DAF)、油脂积累稳定期(130-160DAF)。3)基于无患子全基因组注释文件,种仁转录组共有 28221 个单基因被注释,注释率为 84.35%。4)通过对转录组的差异基因表达进行分析,共鉴定出了 5911 个差异表达基因,且差异表达基因数量S1-vs-S3>S1-vs-S2>S2-vs-S3.5)通过基因注释和差异基因表达分析,鉴定了与其脂肪酸生物合成、脂质生物合成、油体生物合成、脂类合成TFs相关的DEG分别有 159、142、4、1205 个。6)基于种仁脂肪酸生物合成中的DEG,鉴定了一些脂肪酸生物合成的关键基因,包括ACACA、FATB、MCH、FAB2、ACSL、FabD、FabF、FabH、FabI,FabG和Fab Z。[结论]1)无患子果实发育关键时期分为:增长缓慢期(0-40 DAF)、增长快速期(40-90 DAF)、增长稳定期(90-160 DAF)。2)无患子种仁油脂积累分为:油脂积累缓慢期(57-87 DAF)、油脂积累快速期(87-127 DAF)、油脂积累稳定期(127-157 DAF)。3)无患子种仁转录组差异表达基因数量S1-vs-S 3>S1-vs-S2>S2-vs-S3.4)与无患子种仁脂肪酸生物合成、脂质生物合成、油体生物合成、脂类合成TFs相关的DEG分别有 159、142、4、1205 个。5)无患子种仁脂肪酸生物合成过程关键基因有:ACAC A、FATB、MCH、FAB2、ACSL、FabD、FabF、FabH、FabI,FabG和FabZ。