用RNA-Seq新技术筛选和鉴定与荔枝落果相关的基因

该项目以华南特色果树荔枝为对象，落果是其生产中亟待解决的一个"瓶颈"问题，果实脱落与调控的分子机理也是当今果实发育领域研究的一个热点问题。该项目在科学严谨的田间试验设计（植物生长调节剂延迟和促进落果处理，碳水化合物盈亏延迟和促进落果处理）基础上，获取有显著生物效应的果柄离区材料，通过新一代高通量转录组测序技术（RNA-Seq），首先对不同处理下的混合样品进行深度转录组测序，获得与荔枝果实脱落相关转录组文库（参考序列）；其次分别对不同处理下的样品进行单独RNA-seq，获得不同处理下差异表达基因库；再通过求不同处理下差异表达基因库交集的方法获得受激素和碳水化合物共同诱导的与荔枝脱落相关的差异表达基因库；最后通过高级生物信息学方法和RT-qPCR技术对这些差异基因进行分析和鉴定。因此，本项目的立项既谋求了学术上的新意和深度，在果实发育领域具前瞻性，也能为解决生产中落果问题提供理论依据和技术方法

荔枝是重要的热带亚热带水果，开花后落果现象非常严重，极大地限制了荔枝产业的发展。果实脱落的分子机制尚不清楚，本研究的目的是筛选和鉴定参与荔枝幼果脱落相关基因，并为解析荔枝果实脱落的分子调控网络打下基础。本研究通过设计遮阴、环剥去叶和植物生长调节剂（2,4-D和乙烯利）的促进或抑制田间落果的试验，获取了显著的生物和生理效应，采用最新的RNA-Seq技术构建了荔枝果实和果柄转录组文库，并结合数字转录本丰度（DTA）表达谱测序和qRT-PCR等技术，以及生物信息学方法，筛选了与荔枝幼果落果的相关基因。主要研究结果如下：.（1）构建了首个荔枝果实转录组文库和果柄转录组文库，分别得到45,370和46,559条unigenes；（2）构建了促进和延缓幼果脱落田间试验平台，发现整株遮阴、结果母枝环剥去叶和浸泡乙烯利处理可在2-7天内诱发荔枝果实的大量脱落，浸泡2,4-D处理则能显著延缓和抑制果实脱落；（3）以‘妃子笑’和‘状元红’荔枝为试材，在花后25 d分别对结果母枝进行环剥去叶（GPD）、环剥去叶后浸泡2,4-D（GPDD）和乙烯利（ETH）处理，这三种处理均促进了幼果内乙烯的生成、能量（ATP、ADP、AMP）的产生以及抗氧化酶（POD、CAT）活性的提高；降低了幼果内总糖、蔗糖、葡萄糖和果糖的含量。GPD处理显著提高了AZ中纤维素酶和果胶甲酯酶的活性，ETH处理仅对纤维素酶活性有促进作用，但对果胶甲酯酶不产生影响，GPDD处理则显著抑制了GPD处理后两种酶活性的提高；（4）以‘糯米糍’品种为试材，将遮阴和非遮阴处理混合幼果样品进行DTA表达谱测序，获得了1,039个显著差异表达基因（DEGs）。（5）以‘乌叶’荔枝为材料，对花后35 d的结果母枝进行GPD处理，将处理后2 d、4 d和7 d和相应对照的离区、果皮和种子RNA混合样品进行测序，从中筛选到响应环剥去叶诱导基因为857个。（6）以‘妃子笑’荔枝为试材，在花后25 d分别对结果母枝进行GPD、GPDD和ETH处理，分别对处理后0d、1d、2d和3d的离区样品进行测序和分析，分别筛选到响应GPD、GPDD和ETH处理胁迫诱导的DEGs共2,863个、1,576个和2,730个；将GPD和ETH处理共同表达基因与GPDD获得的DEGs以及文献筛选的25个基因进行合并，最终获得荔枝幼果脱落相关基因3,066个，这