果实的发育、成熟和成熟是由一系列复杂的生化和生理变化组成的,在更年期果实中,包括苹果和西红柿,是由气体荷尔蒙乙烯协调的。这些变化导致最终果实质量,对这些过程所依据的功能机制的了解具有生物和实际的重要性。
迄今为止,已经有许多关于苹果基因表达分析的报道。在本研究中,我们重点研究了乙烯在苹果成熟过程中的作用,特别是对正常成熟的转录细胞与激素受体竞争者1-甲基环戊烯应用引起的变化进行了比较。
水果是人类饮食的重要成分,是维生素、矿物质、纤维和抗氧化剂的来源。在世界某些地区,包括赤道地区的亚洲、非洲和美洲,水果可能是限制营养和粮食安全的最重要来源。
在发育的最后阶段,果实经历了独特的成熟过程,其特点往往是颜色、质地、味道和香味发生了巨大变化,这些变化由外部信号(光、温度、水化)和内源激素和遗传调节剂控制,使果实器官具有吸引力,对种子分散的生物体具有吸引力。
根据成熟生理学,苹果和番茄被归为更年期果实,在这些果实中,开始成熟的同时呼吸速率迅速增加,通常与乙烯合成升高相关。乙烯是一种气体激素,能够在高等植物中触发和协调许多生理和反应过程,包括成熟。在更年期果实中荷尔蒙通常起主要调节作用,有证据显示,乙烯依赖与独立的事件同时发生,以调节整个成熟。
事实上,苹果和西红柿都是更年期的,这表明这两个物种的成熟至少有一些监管方面是保守的。番茄生命周期短、易转化、种质特征良好,已成为成熟研究的主要模式。
据报道,对苹果公司的无害环境技术进行了大规模统计分析,包括 在西科与西红柿比较。苹果和番茄是玫瑰科和龙葵科两种肥果植物,它们的基因表达比较对于揭示成熟控制的独特和共同决定因素具有重要的参考价值。番茄已被广泛用作更年期果实成熟的主要模式种,并开发了一套全面的转录系统工具包来分析潜在的遗传成熟网络。
在这项工作中，在果实成熟过程中,约9,000个检测基因中,有869个基因的表达存在差异,其中37%的基因在果实成熟过程中发生了变化。
在商业成熟过程中收获了月桂树果实,40种水果在24℃的密封容器中进行了1-Mp的一夜处理。用气相色谱法监测了每两批水果的五个果实的乙烯生产情况,每批水果每周三次,在收获后分别进行10天和60天的分析。在这两个时间过程的实验中,为控制样品和处理样品测量乙烯,以便与乙烯竞争者(1-McP)所影响的动力学相比,分析正常的演化。
在每个被测试水果的两个去皮和相反的果实表面上,用数字硬度测试仪(配有一个11mm的探测器)对样品进行了果实坚硬度评估。用从7个组织(从第一批中收集)分离出的RNA进行转录体分析,每个组织有3个生物复制品(共21个样本)。
三个时间点跨越早期果实成熟期:绿色(开花后66天),破碎(90天),红色成熟(114年,也是典型的商业收获期),四个时间点跨越成熟后期阶段:T1 三氯甲烷 (120 DAFB) T2 三氯甲烷 (123dafb)用于控制,以及相应的两个1-MIP处理样本:T1 1Mp 和T2 1Mp。
因此,实验设计有两个阶段的特点,第一个阶段是进入更年期的成熟期(绿色----红光----1)。 三氯甲烷 -T2 三氯甲烷 )和第二次相同,但受1-MSP治疗(绿灰红色条带-1)的影响 1Mp -T2 1Mp )。
使用双通道共焦扫描仪(扫描阵列5000)处理微阵列幻灯片,并利用扫描阵列V3.1软件(帕卡德生物芯片技术)获取和分析图像,将PMT设置为65-75%,扫描分辨率为10毫米。原始图像文件被捕获并转换为强度值使用伊玛瑙软件。
数据分析是使用Br-ARY工具进行的。这是一个由博士开发的基于R统计的综合软件包。用类比较工具对不同时期的差异表达基因进行了配对样本t测试(P值<0.01)。采用多元变异试验,最大错误发现率设于置信度的0.1%和90%。
对实验设计中的所有样品进行杂交,进行转录体分析,分别载有12,899及1,608个无害环境技术(额外档案 1 )。以9,663个过滤和规范化特征为代表的整个表达式数据集被组织成两个结构化的Sota集群,比较正常果实成熟与1-MMP在下列阶段变化的功能动态:绿色(66Dafb)、断路器(90Dafb)、红熟(114Dafb)、T1。
培训和培训/1-Mp (120 DAFB) and T2 培训和培训/1-Mp (123达夫)。为了突出控制和1MIP治疗之间的功能差异,只考虑实验设计的最后阶段(红色成熟作为参考点,T1),重新绘制了整个表达体系。 培训和培训/1-Mp 和T2 培训和培训/1-Mp )关注乙烯反应抑制剂治疗的规管效应。
在正常成熟过程中,从SOTA树组织中分离出四个集群,具有两个向下和两个向上调节的剖面。在这些剖面图中是由1MMP引起的转录体变异影响与激素合成/反应、细胞壁代谢、转录和次生代谢有关的基因。利用HOM阵列也获得了类似的附加说明基因的分类结果。在这种情况下,一般概况被表示为分层集群,显示1-MIP对一般成熟的影响与用HIT阵列检测到的相似。
值得注意的是,番茄和苹果阵列在阵列特征上的差异主要反映在每个基因类别中存在的元素数量上,有652度分为24类,而苹果的139个同源度分为19类--仅减少20%。突出受1-MDP影响的基因差异。
基于皮尔森相关(R<0.25),我们分别观察了使用HOM阵列和HOM阵列的7%和25%的微分表达.值得注意的是,1-McP治疗导致了一个通常在乙烯存在下被抑制的基因组的增强调节,包括功能上与核酸代谢(RNA结合蛋白)、蛋白质生物合成(60年代核糖体蛋白)、信号转导(丝氨酸/苏氨酸激酶)和基因转录。
利用这两个阵列,我们确定了由1-McP处理的高调节基因的元素,包括ia7、核糖体蛋白、丙酮酸脱羧酶、一种功能不明的与核糖核酸相关的蛋白和热休克蛋白。T1蛋白组初步比较也观察到这种对乙烯的负反应。Specifically, 在西科蛋白质组学比较显示,在1,108和948个对照点中,分别有590个共同的肽点(57.39%)和1MSP处理。
- MSP治疗显示358个独特点,相当于总蛋白型的37.8%。受影响基因与蛋白质的百分比之间的差异可能反映了这样一个事实,即我们所做的蛋白质组学分析可能过分强调了更丰富的结构蛋白,并低估了不太丰富的调节肽,这意味着更多的低丰度和推定调节蛋白可能受到1-McP的影响。
或者这种差异可能反映了一个事实,即多个基因家族成员可能编码无法通过二维分析区分的蛋白质。需要进行更全面的蛋白质组学分析,以确定这些或其他可能性。
大志果发育有三个不同的生理阶段:(一)绿色(66大叶,花期后),(二)破碎(90大叶)和(三)红熟(114大叶)。通过从红熟开始的乙烯诱导反应来确定果实的成熟启动(0.65焦耳)。 -1 H -1 )及在T1增加三氯甲烷 (120 DAFB) and T2 三氯甲烷 (123 DAFB), producing 16.11 μlKg -1 H -1 和52.57 -1 H -1 分别是乙烯。
收获后,1-MMP的应用使乙烯合成率降低,乙烯合成率仅为0.66(T1) 1Mp )及0.42公斤 -1 H -1 (for T2 1Mp ),或乙烯合成减少90%以上。为了进一步研究1-McP抑制乙烯的效果,我们进行了第二次乙烯评估延长到收获后60天。
在这一时期结束时,1-MP处理样品中乙烯的最大产量与对照值相似(但是换班21天。具体而言,控制样本的产量最高(129.53英磅千克) -1 H -1 )在收获后26天后(140天),而经过处理的则产生112.12千磅 -1 H -1但在第47天(161达夫)。这两个最大浓度的乙烯没有统计学上的差异(方差分析/LSD试验,p=0.05)。
提出了一个异种的方法来研究苹果成熟的转录体和番茄的普通基因,这些基因可以作为不同水果品种之间保存成熟调节的基础集合。使用该基因组的主要目的是确定与果实发育和成熟相关的候选基因,这些基因可能与先前的番茄成熟基因相关。通过与HOM阵列(苹果特有但尺寸有限)对同一组样品进行平行杂交,获得了部分的基因验证。
在没有整个基因组阵列和EST数据的情况下,异源微阵列平台可以为探索转录组动力学提供一个有用的选择。在这里,我们展示了使用番茄阵列来识别与成熟相关的推定苹果序列,从而可能成为进一步的果实成熟和比较基因组学研究的目标。
现向科学界介绍越来越多的先进的下一代测序技术,这些技术为微阵列分析提供了可行的替代方法。这些新技术尽管潜力巨大,但仍存在一些主要与产出的技术特点有关的偏颇以及需要强有力的生物信息学支持来利用这些数据。
根据最近苹果基因组的可用性随着番茄基因组即将释放,这些ngst肯定会开辟新的可能性,以高保真度的基因表达为目标,比如,在番茄和苹果之间进一步扩展的候选成熟和进化保守的果实基因,并扩展到其他重要的水果作物品种。
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