摘要
萝卜是我国重要的蔬菜作物，在长期进化过程中形成了不同根色和肉色的品种类型。‘心里美’ 和‘苹果脆’是分别具有红色和绿色根肉的我国特色萝卜地方品种，但很容易因混杂退化而丧失其 原有的品质优势。为了认识不同萝卜肉质根根肉呈色机理，本研究对分别具有红色、绿色和白色 肉色的萝卜品系‘心里美’（XLM）、‘苹果脆’（PGC）和‘新白玉’（YR-L1）的成熟肉质根进行了广 泛靶向代谢组学分析和转录组测序分析，结合全基因组SPL基因家族成员鉴定和表达分析，解析 了花青素和叶绿素积累的差异及其关键基因，为深入认识萝卜肉质根花青素和叶绿素的生物合成 和积累的分子机制以及促进根色遗传改良提供了新的理论依据和技术支撑。主要研究结果如下: 1.不同根色萝卜的代谢组比较分析。通过广泛靶向代谢组学分析，在三种萝卜中共检测到22 类657种代谢物，不同萝卜的代谢物质种类和含量存在显著差异。XLM与PGC比较组、XLM与 YR-L1比较组主要的差异积累代谢物均为苯丙素、黄酮、有机酸及衍生物、氨基酸及衍生物和脂 质;在XLM肉质根中，鉴定出33种特有的次生代谢物，含量显著高于YR-L1和PGC的前10 种差异代谢物均为花青素、黄酮、黄烷酮和多酚类物质。184种代谢物含量在PGC和YR-L1成 熟肉质根中存在显著差异，差异代谢物主要为脂质、苯丙素、有机酸及衍生物、氨基酸及衍生物 和糖类。 2.比较转录组分析鉴定XLM根肉呈色关键基因。对XLM和PGC肉质根中花青素生物合成 途径基因表达的比较分析发现，除了中下游结构基因CHS、F3H、DFR、ANS、UGT以及转录因 子MYB在XLM和PGC之间表达量达到显著差异水平外，特别值得关注的是RsTT19在XLM中 的表达量远高于PGC。PGC和XLM中RsTT19基因编码区存在两个SNP的差异，且XLM中 RsTT19蛋白含有特异的苏氨酸磷酸化位点。RsTT19编码一种GST家族的Phi亚家族蛋白，亚细 胞定位于细胞核、细胞质和细胞膜，推测RsTT19参与萝卜肉质根中花青素由细胞质向液泡的转 运。 3.比较转录组分析鉴定PGC肉质根呈色关键基因。比较PGC和YR-L1肉质根的转录组， 在叶绿素生物合成通路上找到31个显著差异表达的基因，这些基因在PGC中显著上调表达，其 中，RsPORB在PGC中的表达量远高于叶绿素合成通路中的其他基因。亚细胞定位表明RsPORB 定位于叶绿体。PORB催化叶绿素生物合成中的一个依赖光的步骤，是叶绿素生物合成途径中的 关键调控步骤。 4.萝卜全基因组SPL基因家族成员的鉴定与分析。在萝卜基因组中鉴定到26个RsSPLs，均 具有一定的时空表达差异性，分析发现RsSPL5在红肉和白肉萝卜中显著差异表达。miRNA靶基 因预测发现RsSPL5与miR408有结合位点，认为RsSPL5可能受miR408的调控而影响萝卜肉质 根花青素的合成。
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