青花菜不同器官中莱菔硫烷次生代谢调控基因的表达研究

It plays an important role to do the study on gene expression of secondary metabolism of sulforaphane in different broccoli organs in revealing the molecular mechanism of sulforaphane content changing in different broccoli organs, and as well as research about regulation of functional genes of glucosinolate. Four genotype plants of broccoli will be used to do the research in quantitative and qualitative analysis of sulforaphane in florets, stems, leaves, development organs of flower, and ripe seed by RP-HPLC and UPLC-MS/MS. At the same time, the gene expression level of secondary metabolism of sulforaphane in these organs will be also tested by RTQ-PCR. According to statistical means, correlation analysis of sulforaphane content and objective gene expression levels will be carried out in the experimental materials, moreover the significance test of objective gene expression levels will be also done. The study will reveal the numbers, types and directions of regulatory genes in controlling generation of sulforaphane. And then full length of the key regulatory genes will be cloned by RACE technology. And the key regulatory genes will be analyzed comprehensively by bioinformatics, which can point out specific expression of these regulatory genes in different broccoli organs. The above research can provide the theory evidence in clarifying molecular mechanism of sulforaphane content changing in different broccoli organs, and it can also provide guidance and technical support for innovation and utilization of good broccoli resources, and as well as lay foundation for intensive study on regulation and utilization of functional genes of glucosinolate.

青花菜不同器官中莱菔硫烷次生代谢调控基因的表达研究，对阐明青花菜不同发育期各器官中莱菔硫烷含量变化的分子机理和深入研究硫甙功能基因调控具有重要作用。本项目以4份不同基因型青花菜为试材，以成熟期的花球、茎和叶、抽薹期不同发育时期的花器官及成熟种子为研究对象，采用RP-HPLC、UPLC-MS/MS和RTQ-PCR技术对各时期器官中莱菔硫烷含量与其重要次生代谢调控基因的表达量进行研究。运用统计学方法对各不同器官的莱菔硫烷含量与目的基因的表达量进行相关性分析和显著性检验，明确与莱菔硫烷含量变化显著相关的调控基因类型与数量及其调控方向；采用RACE技术对关键调控基因全长进行克隆和生物信息学分析，揭示其在青花菜中的表达特异性。该研究将为阐明青花菜不同器官中莱菔硫烷含量变化的分子机理提供理论依据，为创制和科学利用优异的青花菜资源提供指导和技术支撑，也为深入研究硫甙功能基因的调控与利用打下基础。

青花菜富含抗癌活性成分莱菔硫烷，不同器官中莱菔硫烷多样性分布的分子机理尚不清楚。本项目以4份不同基因型青花菜为试材，以成熟期的花球、茎和叶、抽薹期不同发育时期的花器官（幼蕾、成熟蕾、开花前1 d蕾和花）及成熟种子为研究对象，采用RP-HPLC法对各时期器官中莱菔硫烷含量进行分析，通过q-PCR方法对相应器官中的重要次生代谢调控基因表达量进行研究。结果表明，MAM1、CYP79F1和FMO GS-OX1显著正相关，主要负责上调莱菔硫烷前提的生成；MAM3在不同材料中呈现较大差异，在不同基因型材料中呈现负向调控作用；CYP79F1在青花菜不同发育器官中存在明显的表达特异性，该基因在调控花蕾发育过程中莱菔硫烷的生成方面具有重要作用；FMO GS-OX1在不同基因型材料中呈现一定的差异，总体表达特征为营养器官的根、茎和叶中的表达量高于抽薹期的花蕾，抽薹期花蕾发育时期则呈现与莱菔硫烷含量正相关关系；AOP2在营养器官的茎、叶和根中的表达量高于抽薹期的花蕾和商品期的花球，这与青花菜花球和抽薹期的花蕾各器官中莱菔硫烷含量水平高于茎、叶和根中的含量呈反向关系；AOP3在不同材料各器官的表达量总体均处于低水平或不表达状态，呈负向调控作用；MY在细胞分裂比较旺盛的根、抽薹期的幼蕾中表达量较高，在生殖器官的发育中与莱菔硫烷生成量呈正向关系，在营养器官中可能为主动运输途径提供了前提。采用RACE技术克隆了青花菜中关键调控基因CYP79F1全长，与油菜、芥蓝、萝卜和白菜高度同源，编码跨膜蛋白，在不同发育时期的器官表达分析表明，该基因为莱菔硫烷代谢关键调控基因，该研究为全面揭示青花菜莱菔硫烷含量多样性分布和调控网络提供了科学依据。