Page 163 - 《广西植物》2023年第9期

９ 期 刘雄盛等: 枫香叶片变色期全长转录组测序及分析 １ ７ １ １

ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｈｉｇｈ￣ｑｕａｌｉｔｙ ４１.０４ Ｇｂ ｄａｔａ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｆｕｌｌ￣ｌｅｎｇｔｈ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇꎬ ｆｒｏｍ ｗｈｉｃｈ ５６３ １８０
ｆｕｌｌ￣ｌｅｎｇｔｈ ｎｏｎ￣ｃｈｉｍｅｒｉｃ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｗｅｒｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄꎬ ａｎｄ ２７ ２６９ ｈｉｇｈ￣ｑｕａｌｉｔｙ ｆｕｌｌ￣ｌｅｎｇｔｈ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ
ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｄｅ￣ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ. Ｉｎ ２７ ２６９ ｆｕｌｌ￣ｌｅｎｇｔｈ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｓꎬ ２ ０３５ ｌｏｎｇ￣ｃｈａｉｎ ｎｏｎ￣ｃｏｄｉｎｇ ＲＮＡ (ｌｎｃＲＮＡ) ｗｅｒｅ
ｐｒｅｄｉｃｔｅｄꎬ ａｎｄ １４ ８９２ ｓｉｍｐｌｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅｐｅａｔ (ＳＳＲ) ｓｉｔｅｓ ａｎｄ １ ８５６ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｃｔｅｄ. (２) Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｇｅｎｅ ａｎｎｏｔａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ａ ｔｏｔａｌ ｏｆ ２４ ８５７ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｓ ｗｅｒｅ ａｎｎｏｔａｔｅｄ ｉｎ ｅｉｇｈｔ ｄａｔａｂａｓｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ＮＲꎬ ＧＯꎬ
ＣＯＧ ａｎｄ ＫＥＧＧꎬ ｅｔｃ.ꎬ １２４ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｐａｔｈｗａｙｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｉｎ ＫＥＧＧ ｄａｔａｂａｓｅꎬ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｒｉｂｏｓｏｍｅꎬ ｃａｒｂｏｎ
ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍꎬ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｓｏ ｏｎꎬ ａｎｄ ４９ ａｎｄ ７１ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｆｌａｖｏｎｏｉｄ ａｎｄ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ
ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. Ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｉｌｙ ｒｅｖｅａｌ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｌ. ｆｏｒｍｏｓａｎａ ｌｅａｖｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｌｅａｆ ｄｉｓｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ ｓｔａｇｅꎬ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｂａｓｉｃ ｄａｔａ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗ￣ｕｐ ｓｔｕｄｙ ｏｆ
ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｌｅａｆ ｄｉｓｃｏｌｏｒａｔｉｏｎꎬ ｔｈｅ ｐａｔｈｗａｙ ａｎｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｉｇｍｅｎｔ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ａｎｄ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓꎬ ｔｈｅ
ｃｌｏｎｉｎｇ ｏｆ ｒｅｌａｔｅｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｇｅｎｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｌｅａｆ ｃｏｌｏｒ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｌｉｑｕｉｄａｍｂａｒ ｆｏｒｍｏｓａｎａꎬ ｌｅａｆ ｄｉｓｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ ｓｔａｇｅꎬ ｓｉｎｇｌｅ￣ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ ｆｕｌｌ￣
ｌｅｎｇｔｈ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅꎬ ｇｅｎｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｎｏｔａｔｉｏｎ

随着人们对观赏植物需求的日益增加ꎬ彩叶 等ꎬ２０１７)ꎬ然而ꎬ在不同区域枫香叶色表现差异较
树种因其色相丰富、色泽艳丽、观赏价值高等特点 大ꎬ具明显区域性ꎬ推测枫香叶色可能具有特异的
备受关注( 王振兴等ꎬ２０１６)ꎮ 彩叶树种叶色变化 调控机制ꎮ 目前ꎬ对于枫香叶色变化的研究主要
机制及其影响因素也随之成了研究的热点( 李卫 集中在叶色变化过程中的光合作用( 罗紫东等ꎬ
星等ꎬ２０１７)ꎮ 近年来ꎬ学者们对彩叶树种叶色变 ２０１６)、色素含量( 刘儒等ꎬ２０１７ꎻ王冬雪等ꎬ２０１９)
化做了大量研究ꎬ研究内容逐渐从叶片变色过程 等生理 生 化 方 面ꎮ 在 分 子 生 物 学 方 面ꎬ Ｗｅｎ 等
中表型形态和细胞结构变化( 杜文文等ꎬ２０１９ꎻ梁 (２０１４)利用二代测序技术对枫香秋叶衰老时基因
玲等ꎬ２０２０)、生态适应意义( Ｍｅｎｚｉｅｓ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１６ꎻ 表达谱进行了研究ꎬ并对秋季变色和叶片衰老过
陈颖卓和黄至欢ꎬ２０１６)和生理生化特征(Ｊｕｎｋｅｒ ＆ 程中可能的基因调控进行了讨论ꎮ 然而ꎬ由于二
Ｅｎｓｍｉｎｇｅｒꎬ ２０１６ꎻ冯露等ꎬ２０１７ꎻ赵东辉等ꎬ２０１９) 代测序技术读取序列短ꎬ拼接时无法提供长转录
到叶色变化分子调控机制(陆小雨等ꎬ２０２０ꎻＧａｏ ｅｔ 本ꎬ且会丢失可变剪接等重要信息ꎮ 因此ꎬ目前ꎬ
ａｌ.ꎬ ２０２１)ꎮ 叶片内叶绿素、花青素、类胡萝卜素 对于枫香叶片变色分子机制的研究仍然缺乏遗传
等色素含量变化是彩叶植物叶色变化的直接原因 信息ꎬ限制了枫香叶色资源的开发利用ꎮ
(Ｊｉａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１６ꎻ李卫星等ꎬ２０１７)ꎮ 目前ꎬ叶色 ＰａｃＢｉｏ 单分子实时 ( ｓｉｎｇｌｅ￣ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅꎬ
变化分子机制研究主要集中在叶绿素、类胡萝卜 ＳＭＲＴ)测序技术测序读长远超 Ｉｌｌｕｍｉｎａ 等二代测序
素和花青素等色素合成与调控有关基因、转录因 技术ꎬ因此可以对完整的 ｍＲＮＡ 直接进行从头测
子、ｍｉＲＮＡ( ＭｉｃｒｏＲＮＡ) 及其靶基因的表达模式和 序ꎬ从而得到转录本的全长信息ꎬ具有发现更多可
功能等方面(Ｇｕａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４ꎻＹａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５ꎻ 变剪切序列和新功能基因ꎬ改善基因组注释ꎬ鉴定
Ｌｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５ꎻＧａｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎬ为植物叶色形成 更 多 的 长 链 非 编 码 ＲＮＡ ( ｌｏｎｇ￣ｃｈａｉｎ ｎｏｎ￣ｃｏｄｉｎｇ
的遗传和基因组研究、叶色调控以及彩叶植物资 ＲＮＡꎬ ｌｎｃＲＮＡ)以及准确定位融合基因等特点(Ｔｉａｎ
源开发奠定了基础ꎮ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８ꎻ夏丽飞等ꎬ２０２０)ꎬ广泛应用于转录组
枫香( Ｌｉｑｕｉｄａｍｂａｒ ｆｏｒｍｏｓａｎａ) 隶 属 金 缕 梅 科 学、表观遗传学和大型基因组组装等领域(赵陆滟
(Ｈａｍａｍｅｌｉｄａｃｅａｅ) 枫 香 树 属 ( Ｌｉｑｕｉｄａｍｂａｒ)ꎬ 为 落 等ꎬ２０１９ꎻ吴志铭等ꎬ２０２０)ꎮ 夏丽飞等(２０２０) 利用
叶乔木ꎬ 主 要 分 布 于 中 国 秦 岭 和 淮 河 以 南 各 省 ＰａｃＢｉｏ 单 分 子 实 时 测 序 技 术 获 得 紫 鹃 茶 树
(区)海拔 １ ０００ ｍ 以下的低山次生林内ꎬ在越南 (Ｃａｍｅｌｌｉａ ｓｉｎｅｎｓｉｓ ｖａｒ. ａｓｓｓａｍｉｃａ) 全长转录本信息ꎬ

北部、老挝和朝鲜南部亦有分布( 黄宁等ꎬ２０２１)ꎮ 为其变色机制研究提供基础数据ꎮ Ｊｉａ 等(２０２０) 对
枫香适应性强ꎬ天然易更新ꎬ适宜红、黄壤土ꎬ有荒 高山杜鹃(Ｒｈｏｄｏｄｅｎｄｒｏｎ ｌａｐｐｏｎｉｃｕｍ) 进行全长转录
山先锋树种之称(罗紫东等ꎬ２０１６)ꎮ 入秋后ꎬ枫香 组测序ꎬ获得 ７５ ００２ 个高质量全长转录本ꎬ为其花
叶片逐渐变为红色或橙黄ꎬ极具观赏价值( 王冬雪 色形成机制研究提供参考ꎮ 本研究通过 ＰａｃＢｉｏ 的