摘要
番茄（Solanumlycopersicum）是一种重要的全球性果蔬作物，它不仅是研究呼吸跃变型肉质果实的模式植物，还为学者提供了丰富的基因组资源和遗传信息。组织特异性和发育阶段特异性或偏好性基因的挖掘不仅有助于深入了解番茄不同器官生长发育的特点及功能，同时可以为重要经济作物的遗传改良提供新思路。因此，对这些基因的分离和功能验证具有十分重要的现实意义和应用价值。 本研究致力于运用转录组测序技术，对番茄不同组织中的特异性表达基因进行系统性组装注释和新转录本预测。在对樱桃番茄品种“埃利特诺”7种不同组织样品（根、茎、叶、花、未熟期果实、绿熟期果实和红熟期果实）转录组测序的基础上，分类归纳37,665个转录本在番茄全株的空间分布特点；分析比较现有的番茄转录组测序与单细胞测序数据库；从评估重复性与样本关系、基因差异分析、功能富集和潜在生物学意义的趋势等四个维度确定和创建目标基因清单，并为后续研究提供策略和前期基础。 在高通量转录组测序的基础上，使用R语言等相关程序，对所有样本基因表达量差异进行基因聚类、时序性分析、特异性基因染色体物理分布和差异基因功能富集，参考比较多个公共数据库并归纳总结。此外，运用NormFinder和GeNorm程序鉴定番茄均一化的最佳实时荧光定量PCR（RT-qPCR）内参基因。随机选取18个在番茄发育过程中具有特异性的基因，对其在拟南芥、玉米、马铃薯和辣椒中的直系同源基因进行表达分析，并运用PlantCARE对根特异性基因启动子中调控元件进行分析。此外，采用RT-qPCR技术、基于Ruby和GFP报告系统的瞬时转化技术和GUS组织化学染色技术进行后续验证。 在转录组测序的基础上，我们获得了21个高质量的数字基因表达谱。差异分析结果表明，在番茄根、茎、叶、花、未熟期果实、绿熟期果实和红熟期果实7个组织中分别确定了1333、357、1124、1600、236、575和650个特异表达基因。在鉴定的1840个新转录本中存在173个新基因转录因子家族注释。对5个物种的直系同源基因分析表明，特异基因的表达变异与进化相关。根特异性表达基因的启动子分析结果表明，基因表达模式与启动子中调控元件的特性相关。我们还对18个特异表达基因在普通大果型番茄和樱桃番茄品种以及10个原生种番茄的不同组织进行了RT-qPCR验证，进一步筛选出了15个组织特异性基因。这些基因在番茄不同发育阶段的基因特异性表达中表现出显著的价值。此外，我们使用Ruby等报告系统对根特异性基因的表达进行了鉴定。 这些发现丰富了我们对番茄基因表达模式的认识，也为后续针对相关基因启动子及其蛋白表达的研究提供了宝贵的候选对象。本研究不仅为深入理解番茄基因的组织特异性表达提供了重要数据支持，还为番茄的遗传改良和分子育种提供了新的候选基因和理论依据。相关研究有望为植物生物学和农业生物技术领域的研究提供新的视角和思路。
NETL