跳到主要内容

去甲基化改变了‘Kyoho’葡萄芽和叶片的转录组谱

摘要

背景

葡萄芽和叶片与植物的生理代谢活动直接相关,受环境和内源因素诱导的表观遗传修饰的监控。甲基化是一种表观遗传调控因子,可能涉及DNA水平并影响基因在刺激下的表达。因此,通过DNA甲基化抑制剂改变叶片和芽中的基因表达谱,可以深入了解调控网络中的表观遗传效应。

结果

在这项研究中,我们对5-氮杂胞苷(5-azaC)暴露下的‘Kyoho’芽和叶片进行了转录组分析,并筛选了大量差异表达基因(DEGs)。GO和KEGG注释表明,它们主要参与光合作用、类黄酮合成、谷胱甘肽代谢等代谢过程。功能富集分析还提供了5-azaC结合甲基转移酶并诱导去甲基化时转录组谱的整体视角。转录因子富集分析也显示MYB、C2H2和bHLH家族参与了表观遗传变化下应答基因的调控。此外,激素相关基因也发生了显著的变化,尤其是响应芽萌发的赤霉素(GA)和脱落酸(ABA)相关基因。我们还使用蛋白质-蛋白质相互作用网络来确定中心蛋白对去甲基化的反应。

结论

这些发现为甲基化作为一种表观遗传修饰如何改变葡萄芽和叶片转录组模式的分子调控网络的建立提供了新的见解。

背景

葡萄(葡萄属葡萄)是最古老的水果之一,在世界各地种植最广泛。它是一种营养价值高的商品水果,富含维生素、碳水化合物、矿物质和花青素。葡萄是典型的非更年期水果,其生长受内因和外因的调控[1]。根据以往的报道,内源激素如赤霉素(GA)、乙烯(ETH)、脱落酸(ABA)和茉莉酸(JA)在葡萄的整个生命周期中起着举足轻重的作用[23.45]。此外,多种生长调节剂,如吲哚-3-丁酸(IBA)、氯吡脲N-(2-氯-4-吡啶基)-N-苯脲(CPPU)和噻脲(TDZ)影响各种重要的细胞活性[6]。此外,一些化合物如蔗糖[7],以及一些酶和转录因子[8都与葡萄的生长发育有关。

高通量RNA-Seq技术由于其快速测序和高准确度的性能,被广泛应用于各种生命科学研究中。它可以同时发现和量化转录[9],成为全球转录组量化最强大的工具之一。RNA-Seq为基因组学的发展提供了新的思路和方法。在最近的研究中,RNA-Seq已被应用于发现苹果等多种水果研究的新方面[10],木瓜[11和草莓[12通过转录组信息、遗传资源挖掘、基因差异表达分析和选择性剪接分析。此前,关于RNA-Seq技术在葡萄成熟调控、代谢过程、抗病和芽休眠等方面的研究报道较多[131415]。

DNA甲基化是一种可遗传的表观遗传标记,对植物的多种重要细胞活动具有调控作用。DNA甲基化的发生依赖于DNA甲基化转移酶(DN-MT)的催化作用。s -腺苷型蛋氨酸(SAM)作为底物将甲基转移到DNA分子胞嘧啶环的第5个碳原子上,形成5-甲基胞嘧啶(5-mC)。一般来说,植物的DNA甲基化水平保持稳定,尽管它取决于甲基化和去甲基化的平衡[161718]。DNA甲基转移酶抑制剂如5-azaC(5-氮杂胞苷)通过阻断DNA甲基化过程来降低基因组DNA甲基化水平。有报道表明,在番茄果实成熟过程中检测到少数特定基因的甲基化水平,并发现随着成熟度的加深,甲基化水平逐渐降低[19]。在另一份报告中,使用5-azaC降低了甜橙基因组甲基化水平并延迟了果实成熟[20.]。使用亚硫酸酯测序PCR (BSP)对DNA甲基化状态的评估也表明,去甲基化诱导了更多的选择性剪接事件,并导致翻译过程异常,尽管一些基因不能正常表达[21]。同时,还需要进一步了解5-azaC在代谢生长过程中对甲基化水平变化的影响、作用机制和调控网络。在本研究中,我们研究了甲基化对‘Kyoho’葡萄的影响,以发现甲基化在转录组水平上的作用模式。我们对5-azaC处理过的‘Kyoho’的叶片和芽进行了RNA-Seq分析,并进行了聚类分析,找到了关键基因和通路。此外,通过对葡萄去甲基化过程中中心蛋白的测定,构建相互作用的蛋白质网络有助于我们更好地了解葡萄生长发育过程中的变化。该研究为DNA甲基化对葡萄的影响提供了更多的理论基础和分子见解。

结果

转录组分析对去甲基化的响应

对5-azaC处理后的葡萄叶片(5-azaC处理后的叶片(5AL)和对照叶片(LCK))和芽(5-azaC处理后的芽(5AB)和对照芽(BCK))进行转录组测序,并与对照进行比较。结果表明,芽中5AB和BCK的平均原始reads总数分别为4846万条和4953万条,叶片中5AL和LCK的平均原始reads总数分别为4741万条和4709万条。去除适配器序列和低质量reads后,5AB、BCK、5AL和LCK的总clean reads分别占97.54%、94.83%、95.99%和94.12%。通过HISAT (Hierarchical Indexing for Spliced Alignment of Transcripts),测序结果被映射到参考基因组(参考基因组版本:GCF_000003745.3_12X),并且位于参考基因组中的序列比例更高(表1)1).基于FPKM计算5-azaC处理前后芽、叶基因的表达丰度。在芽中共发现8050个deg,其中上调基因3482个,下调基因4568个(表S1,无花果。1a)。我们还观察到3571个基因的表达量在5-azaC处理下与对照相比有显著差异,其中上调基因1890个,下调基因1681个(表S1,无花果。1b).此外,叶片和芽中的特异性和非特异性deg用VENN图表示(图2)。1c).为了详细描述葡萄叶和芽之间常见的deg,我们绘制了相互关联的直方图来表示不同类型的deg,反映5-azaC对葡萄不同组织的差异作用。

表1与葡萄藤基因组相关的测序读数
图1
图1

5-azaC处理后‘Kyoho’葡萄叶片和芽中基因表达的整合分析一个芽和芽中DEGs的表达谱b树叶)。绿点代表显著下调的DEGs,红点代表显著上调的DEGs。以FDR≤0.05、|log2(Fold Change)| > 1为差异有统计学意义。Fold change表示5-azaC治疗组与对照组之间FPKM值的变化。c5-azaC处理后芽叶间deg数量。芽叶的重叠度用维恩图表示。直方图显示了不同数量的deg,包括两个[UU]都上调,两个[DD]都下调,从芽到叶的表达逆转[DU和UD],只有一个(芽或叶)差异[UN, DN, ND, NU]。U =上调,D =下调,N=中性。5基地;5-azaC处理过的叶片,LCK;叶片控制,5AB;5-azaC处理的芽,BCK;味蕾控制

为了评估实验结果的可靠性,我们计算了每个样本基因表达水平的Pearson相关系数,并在相关矩阵热图中可视化(图2)。2a). DEGs表达聚类热图见无花果S1。。此外,基于基因表达的主成分分析(PCA)表明,数据集属于葡萄芽和葡萄叶。PC1、PC2和PC3分别为57.32%、29.05和7.53%,占主要成分的93.9%(图2)。2b).根据PCA结果,我们观察到葡萄芽和叶片的基因表达存在显著差异。因此,我们的研究结果表明,处理和组织之间存在较大的差异,但重复之间没有差异,表明使用的样本对于后续的实验分析是合理可靠的。

图2
figure2

5-azaC处理后‘Kyoho’葡萄叶片和芽的相关分析和主成分分析(PCA)。一个根据Pearson相关系数绘制相关矩阵热图。样品的相关强度用红色表示。每个样本包括三个生物重复。b5-azaC处理后‘Kyoho’芽和叶的主成分分析(PCA)及对照。我们根据每个样本中所有基因的FPKM值计算组内和组间样本的相关系数。每个样本由不同的图标表示。5基地;5-azaC处理过的叶片,LCK;叶片控制,5AB;5-azaC处理芽,BCK,芽对照

deg的注释和功能分析

基因本体(GO)知识库是世界上最大的信息来源和基因或蛋白质功能的综合数据库。氧化石墨烯包括生物过程(Biological Process, BP)、细胞成分(Cellular Component, BP)和分子功能(Molecular Function, BP)三个主要领域。无花果。S2a - c)。5-azaC处理的芽的GO注释结果显示,在生物过程中富集了12个注释,在细胞成分中富集了9个注释,在分子功能中富集了7个注释(表S2,无花果。3.一个,无花果S2。C)。“结构分子活性”(GO: 0005198)、“核糖体结构成分”(GO: 0003735)、“泛素蛋白转移酶活性”(GO: 0004842)和“形成碳氮键的连接酶活性”(GO: 0016879)等术语在分子功能上显著增强。生物过程的主要富集组分包括“肽生物合成过程”(GO: 0043043)、“翻译过程”(GO: 0006412)、“肽代谢过程”(GO: 0006518)和“酰胺生物合成过程”(GO: 0043604)。在细胞组分中,富集组分为“核糖核蛋白复合物”(GO: 1990904)、“核糖体”(GO: 0005840)和“非膜结合细胞器”(GO: 0043228)。5-azaC处理对GO注释的结果在一定程度上与之前在叶片中的结果相似(表S2,无花果。3.b,无花果S2。B).“结构分子活性”(GO: 0005198)和“核糖体结构成分”(GO: 0003735)也是分子功能最丰富的途径,还包括“苏氨酸型内肽酶活性”(GO: 0004298)和“转移酶活性,转移糖基”(GO: 0016757)。在“生物过程”和“细胞成分”中富集的术语是“肽生物合成过程”(GO: 0043043)、“翻译”(GO: 0006412)、“肽代谢过程”(GO: 0006518)、“核糖核蛋白复合物”(GO: 1990904)和“核糖体”(GO: 0005840)。这些结果与5-azaC处理后的芽结果一致。此外,大多数属于生物学过程的deg被上调,这表明5-azaC参与了基因表达。

图3
图3

基因本体(GO)分类及DEGs富集分析。5-azaC处理后的‘Kyoho’葡萄叶片和芽中的氧化石墨烯术语总结为三个功能基团:分子功能(灰色)、细胞成分(绿色)和生物过程(橙色)。纵轴为富集的deg数量(padj < 0.05)。一个芽,(b树叶)。5基地;5-azaC处理过的叶片,LCK;叶片控制,5AB;5-azaC处理芽,BCK,芽对照

使用京都基因与基因组百科全书(KEGG)注释分析从转录组数据中选择的deg的生物学作用(表S3).根据显著性,我们绘制了显著富集的KEGG通路的气泡图。在5-azaC处理的葡萄芽中,富集程度最高的生物途径是“蛋白酶体”(vvi03050)、“核糖体”(vvi03010)、“谷胱甘肽代谢”(vvi00480)、“真核生物中核糖体的生物发生”(vvi03008)、“类黄酮生物合成”(vvi00941)和“苯丙素生物合成”(vvi00940)。4a).在叶片中,我们发现5-azaC暴露后,“光合作用”(vvi00195)、“苯丙类生物合成”(vvi00940)、“类黄酮生物合成”(vvi00941)、“苯乙烯类、二芳基七烷类和姜辣素生物合成”(vvi00945)和“真核生物核糖体生物生成”(vvi03008)是最丰富和最重要的生物途径。4b)。

图4
装具

芽中DEGs的KEGG途径富集分析一个)和树叶(b5-azaC处理后的‘Kyoho’葡萄的差异(p < 0.05)。颜色表示-log10(padj),红色较高,绿色较低。较低的padj表示最显著富集的通路。Point size表示deg的个数。5基地;5-azaC处理过的叶片,LCK;叶片控制,5AB;5-azaC处理的芽,BCK;味蕾控制

甲基化正调控光合作用途径

光合作用是叶片将光能转化为化学能的重要生物过程之一[22]。根据叶片RNA-Seq结果,我们发现在“光合作用”途径(vvi00195)中显著富集的基因有24个,包括光系统I psaG/psaK、光系统II反应中心W蛋白(PsbW)、叶绿素A-B结合蛋白和氧进化增强蛋白3 (PsbQ) (表S4,无花果。5一个,S3无花果。).在光合反应基因中,5-azaC处理后,23个deg呈下降趋势,只有氧化还原酶nadd结合域呈上升趋势。这说明5-azaC抑制了光合作用基因,降低了叶片的光合效率。此外,2Fe-2S铁硫簇结合域是铁结合和储存蛋白的多亚基蛋白,该基因的下调可能会抑制叶片代谢活性。该基因在植物的光合作用、生长发育中起着重要作用。

图5
figure5

从KEGG获得的涉及生物途径的基因表达模式热图。热图是根据原木绘制的10(处理FPKM/对照FPKM)。热图中的行和列分别代表样本和基因。红色和蓝色代表最高和最低的表达水平。一个光合作用,(b)类黄酮生物合成,(c谷胱甘肽代谢。5基地;5-azaC处理过的叶片,LCK;叶片控制,5AB;5-azaC处理的芽,BCK;味蕾控制

去甲基化诱导次生代谢

KEGG注释结果描述了大量的生物合成和代谢过程,包括“谷胱甘肽代谢”、“类黄酮生物合成”和“苯丙素生物合成”(表S4),在5-azaC处理的芽中显著富集。黄酮类化合物是植物体内的一种次生代谢途径,在植物的叶、根、花、果实和种子等器官中积累。类黄酮生物合成途径在抵抗非生物胁迫和疾病中起着重要作用。黄酮类通路关键基因中,查尔酮合成酶、二苯乙烯合成酶和udp -葡萄糖基转移酶的表达上调最多,而细胞色素P450在5-azaC (表S4,无花果。5b).在谷胱甘肽代谢途径中,大量的谷胱甘肽s转移酶(销售税),它们调节花青素的运输[23]。在37个已确定的消费税、28和9消费税分别被显著上调和下调(表S4,无花果。5c)。苯丙素生物合成也富集了大量的deg,包括29和40个上调和下调的deg (表S4).苯丙类化合物清除自由基清除剂,抑制葡萄中的脂质过氧化,从而维持细胞中的氧化还原平衡[j]。24]。

转录因子的下调更多发生在去甲基化过程中

转录因子(Transcription factors, TFs)通过结合位于应答基因启动子区域的顺式调控元件来调控基因网络的表达,这些基因可能参与植物的代谢、生长和发育。转录组测序结果显示,在芽和叶中分别发现906个和494个tf,可分为49个不同的转录因子家族。根据芽样转录组数据,最多的TFs属于不同的科,包括MYB(108个,11.92%)、bHLH(68个,7.51%)、C2H2(63个,6.95%)和C2C2(57个,6.29%)。在叶片中,TFs家族与芽对5-azaC的响应相似,但出现频率不同(MYB(61, 10.32%)、C2H2(41, 8.30%)、bHLH(37, 7.49%)和C2C2(33, 6.68%))。我们用柱状图展示了前14个转录因子家族,并比较了5-azaC处理的芽和叶中上调和下调的TFs(图2)。6a, b)。我们发现,在叶片和芽中,MYB和bHLH家族拥有最多的TFs家族成员,尽管下调的TFs数量多于上调的TFs。

图6
figure6

5-azaC对‘Kyoho’葡萄叶片和芽中前14个转录因子家族的影响蓝色表示TFs上调,黄色表示TFs下调,纵轴表示TFs数量。一个味蕾。b叶子。5基地;5-azaC处理过的叶片,LCK;叶片控制,5AB;5-azaC处理芽,BCK,芽对照

蛋白质-蛋白质相互作用网络分析

我们使用STRING数据库根据已报道和预测的蛋白质进行功能富集分析,搜索蛋白质网络。将得到的结果导入Cytoscape进行可视化分析[25]。为了进一步研究调控网络并显著丰富关键通路,我们构建了预测DEGs的蛋白-蛋白相互作用。我们发现了“光合作用”、“类黄酮生物合成”和“MAPK信号通路”三个网络,每个节点代表基因数量(图2)。7a - c)。颜色光谱用于指示节点基因相互作用蛋白的数量。在“光合作用”中,光系统I反应中心亚基II与叶绿体光合速率有关,与20种蛋白质相互作用。Leucoanthocyanidin加双氧酶LDOX)是花青素生物合成途径末端的关键酶,它催化无色花青素转化为有色花青素[26],只与反式肉桂酸4-单加氧酶相互作用。在“MAPK信号通路-植物”中有两条独立的通路,其中PP2C相互作用的网络最为复杂。PP2C主要参与植物的多种信号转导通路,包括脱落酸、水杨酸、茉莉酸等,但在其他通路中也有重要的调控作用[j]。2728]。综上所述,光系统I反应中心亚基II、咖啡酰辅酶a o -甲基转移酶和蛋白磷酸酶2C是调控网络中的关键基因。

图7
figure7

蛋白-蛋白相互作用网络在包括(一个)光合作用,(b)类黄酮生物合成;(c) MAPK信号通路。节点代表某一基因,5-azaC暴露后的‘Kyoho’葡萄叶片和芽中相互作用蛋白的数量以颜色的深浅和字体的大小显示[al];5-azaC处理过的叶片,LCK;叶片控制,5AB;5-azaC处理芽,BCK,芽对照

使用qPCR验证deg

为了验证RNA-Seq数据的准确性和重复性,我们通过qPCR分析了5-azaC处理后芽体和叶片中相关基因的表达水平(图2)。8a, b).我们选择了21个参与不同生物途径的基因进行qPCR,包括“光合作用”、“苯丙类生物合成”、“类黄酮生物合成”、“谷胱甘肽代谢”、“核糖体”、“光合生物中的碳固定”和“MAPK信号通路”。根据qPCR结果,我们发现其与转录组数据具有良好的线性关系,相关系数(R2),分别为0.9727和0.9798。因此,这些结果证实了RNA-Seq数据集的准确性和可靠性。

图8
figure8

在选定的deg中使用qRT-PCR验证RNA-seq数据。各DEG的相对表达率以对数形式表示2(褶皱变化)。数值为平均值±SE,误差条表示三个独立技术重复的标准偏差。星号表示独立样本t检验的显著性水平(*)P< 0.05, **P< 0.01)。一个芽,(b)的叶子

讨论

DNA甲基化是转座因子(TE)沉默、基因调控和基因组印记所必需的表观遗传修饰[29]。在本研究中,我们使用RNA-Seq作为高通量测序技术来探索5-azaC处理后甲基化水平降低对葡萄叶片和芽的特异性影响。通过KEGG和GO富集分析,筛选关键基因和生物学通路,全面分析5-azaC对基因表达和调控网络的特异性影响。DNA甲基化是基因组表观遗传的一种形式,影响基因的表达。5-azaC是一种胞嘧啶核苷类似物,通过结合甲基转移酶抑制DNA甲基化过程并降低基因组甲基化水平。在我们之前的研究中,我们在‘Kyoho’果实变色过程中喷洒5-azaC,通过亚硫酸盐测序PCR (bisulfite sequencing PCR, BSP)发现甲基化水平的降低抑制了花青素途径、细胞壁代谢和香气相关基因的表达。结果表明,去甲基化可能会延缓果实的成熟过程[19]。作为一种甲基化抑制剂,5-azaC已被用于降低多种植物基因组甲基化水平。从以往的研究中可以明显看出,甲基化水平的变化会影响植物的生长发育[1830.]。5-azaC处理也诱导拟南芥比对照更早开花,这表明DNA甲基化在防止拟南芥提前开花中起着关键作用[31]。此外,甲基化水平的变化对生物和非生物胁迫有积极或消极的影响。研究人员一直关注通过甲基化水平对水果成熟和成熟的调节。在番茄中,高甲基化通过抑制参与成熟的TFs和类胡萝卜素合成的限速酶来抑制果实成熟[qh]19]。果实中与抑制或调节成熟有关的大量基因SlDML2它是一种DNA去甲基化酶,调节基因表达[19]。在橙果成熟过程中,DNA去甲基化酶基因表达减少,基因组甲基化水平升高[20.]。此外,在果实不同发育阶段对' Kyoho '葡萄进行5-azaC处理导致转录物表达水平的差异[32]。虽然5-azaC处理没有影响大多数基因的表达,但deg可能主要参与果实软化、光合作用、蛋白质磷酸化和热胁迫[32]。同时,关于甲基化影响植物生长发育的研究有很多,但在其他组织中的调控机制尚不清楚,甲基化在调控网络中的作用需要通过更广泛的实验来研究。

光合作用相关基因的变化

叶片是光合作用和代谢的主要来源,产生植物生存所需的代谢物[33]。转录组分析结果显示,24个光合作用相关基因中有23个基因被抑制,只有一个基因被上调。这些基因参与光系统PSI和PSII,如光系统I的psaG /psaK和光系统II的反应中心W蛋白(PsbW),尽管PSII通过D1蛋白的损伤比PSI更早响应胁迫[j]。34]。同时,D1蛋白在光照下可以快速修复并恢复其活性。有研究表明,盐胁迫会导致PSII损伤,降低PSII的最大光化学效率[35]。PSI在各种应力条件下也会受到破坏,应力后恢复极其缓慢,甚至不可逆转[36]。在高温条件下,PSII限制了光合电子向PSI的转移过程,减少了活性氧的产生,阻碍了光合效率。通过对光合代谢途径(无花果。S4A,B),参与光合作用的酶活性也受到5-azaC的抑制。有限公司2同化是光合作用过程的另一个重要方面[37]。因此,去甲基化也抑制了与卡尔文循环有关的所有基因的活性,导致光合产物和有机物的减少[38]。虽然我们的研究结果表明5-azaC对叶片光合作用有抑制作用,但碳同化的作用方式仍有待探索。

激素相关基因对甲基化的反应

生长素、乙烯、脱落酸(ABA)、赤霉素酸(GA)和茉莉酸(JA)等植物激素对葡萄的代谢、生长和发育等多种生物过程具有调节作用[j]。3940]。芽的休眠是一个重要的发育过程和防御不利环境的机制[15]。萌发、终止和芽休眠一般由内源性激素控制[41]。乙烯作为典型的非更年期果实,在发育过程中没有明显的变化。研究证明乙烯诱导葡萄芽休眠[3.42]。在花蕾上喷洒乙烯可以使休眠提前,也可以使休眠推迟。乙烯不敏感3 (EIN3)是乙烯信号通路中的关键TF,对下游乙烯反应因子(ERF)具有调节作用[43]。根据我们的芽转录组数据,筛选到4个EIN3,其中3个显著下调。由此可见,5-azaC抑制了EIN3的表达。赤霉素(giberellin, GA)能打破葡萄芽的休眠,促进萌发。GA含量的增加被认为是芽萌发的关键因素[44]。10个赤霉素调控转录本被强烈抑制,这可能是由于去甲基化导致芽中内源GA含量降低。此外,ABA是芽萌发的主要抑制因子[45], ABA含量低使芽更容易发芽[46]。ABA还与叶片脱落有关,脱落过程由ABA合成并转运到叶片的其他部位。适当的刈割可减少ABA合成,减少ABA在芽组织中的积累,降低休眠水平,有利于萌发[47]。在我们的研究中,虽然生长素对芽休眠的机制尚不清楚,但生长素反应转录物频繁出现。有研究指出GA/ABA比值间接调控种子萌发,而外源生长素的施用则对种子萌发有积极影响[j]。484950) (表S5).植物体内激素相互配合,调节各种生物过程,我们还需要深入实验来进一步探索葡萄发芽的机制。

5-azaC处理后细胞壁和蔗糖代谢

细胞壁的功能是维持细胞形态,保证细胞间物质的正常交换。细胞壁降解的速率取决于细胞壁中代谢酶的活性。我们检测到细胞壁代谢的关键酶包括聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶甲基酯酶(PME)和果胶酯酶(PE),它们的表达普遍下降,表明5-azaC抑制了细胞壁的降解。蔗糖由光合作用产生,为植物生长发育提供必需的能量[51]。已有研究表明蔗糖和ABA协同调控成熟,蔗糖可作为信号分子诱导成熟相关基因的表达[752]。在生长的早期阶段拟南芥,蔗糖作为远距离信号调节根系生长[53]。在蔗糖代谢途径中,蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶可能与其他功能基因协同调节芽叶的生长发育(无花果。S5A、B)。

通过去甲基化下调调节因子

tf与启动子的特定DNA序列结合,激活或抑制基因的转录并调节表达水平[54]。大量tf家族在转录组水平上存在差异表达,其中成员属于MYB、bHLH、C2H2和AP2-EREBP。一般来说,MYB和bHLH参与葡萄类黄酮合成途径,调节花青素的积累,形成颜色[55]。干旱条件下,MYB2和bHLH2作为ABA信号通路的转录激活因子[5356]。此外,缺铁条件下MYB和bHLH的转录活性影响胁迫耐受性[j]。57]。在本研究中,5-azaC处理后,大部分属于MYB和bHLH家族的转录本被下调。此外,WRKY家族在植物防御信号网络中发挥着重要作用,可通过W盒元件诱导真菌启动子的基因表达[j]。58]。在本研究中,WRKY家族的大部分成员在5-azaC的作用下下调,因此,去甲基化通过下调TFs来调节多种生物活性和代谢过程(无花果。S6A、B)。

MAPK信号通路分析

MAPK信号通路参与环境胁迫并通过信号转导监测生长发育[59]。有研究表明,MEKK1-MKK4/5-MPK3/6-WRKY22/29/33级联通路参与了疾病抵抗拟南芥, MPK/MPK6可激活WRKY33的表达,促进光保护因子的合成[60]。此外,MAPK4在逆境刺激下的信号转导中发挥重要作用,在盐胁迫、低温和蔗糖饥饿下,MAPK4的信号转导显著增加[61]。此外,MAPK具有双重功能,在ABA、生长素和JA的响应中充当正、负调节因子[j]。62]。在我们的分析中,MAPK信号通路的基因被富集,这些基因由致病相关蛋白(致病相关蛋白)组成。PRs是植物防御生物胁迫系统的重要组成部分[63]。我们观察到PR1被5-azaC显著抑制,表明去甲基化影响葡萄的抗性。植物中的热休克蛋白(HSPs)具有适应环境温度的功能。例如,热休克蛋白的过表达使水稻耐干旱和热胁迫[64]。值得注意的是,叶片和芽中几乎所有的热休克蛋白都被显著抑制,因此,去甲基化干扰了热休克蛋白的表达,削弱了热适应性。具体的作用机制还需要进一步的实验来揭示。

结论

基于我们目前对‘Kyoho’果实的研究,我们进行了RNA-Seq分析,比较了芽和叶的转录组谱,并研究了5-azaC处理后各种代谢途径的基因表达网络(图2)。9).我们在芽(8050个基因)和叶(3571个基因)中鉴定了许多deg,发现5-azaC对不同组织有不同的影响。功能富集分析表明,5-azaC处理主要影响了芽上的“蛋白酶体”、“核糖体”和谷胱甘肽代谢途径,而叶片上的“光合作用”、“苯丙素生物合成”和“类黄酮生物合成”途径。总的来说,功能分析表明5-azaC可以抑制某些代谢途径,从而对生物过程产生负面影响。根据蛋白-蛋白相互作用网络,我们发现光系统I反应中心亚基II、咖啡酰辅酶a o -甲基转移酶和蛋白磷酸酶2C是调控网络中的关键基因。总之,我们证明了去甲基化调节了葡萄的分子机制和调控网络,并可能积累了专门的代谢物。

图9
figure9

Kyoho葡萄叶片和芽DNA甲基化调控网络包括生物学途径、激素途径和分子途径的示意图模型

方法

植物材料

所有的叶子和芽都是从“Kyoho”葡萄藤(葡萄属狐狸l .˟诉酿酒用葡萄),来自江苏省农业科学院(位于31oN Lat。和118°E长)。南京,中国。在同一生长阶段收集未发芽的芽和新生长的叶片,这些叶片没有病虫害。我们通过表型观察和质量测定来选择植物材料。样品用0.01% Triton X-100和20 mM 5-azaC (Sigma)溶液处理,每2天喷1次,共喷3次。末次处理7天后,收集样品,液氮冷冻,- 80°C保存。以蒸馏水为阴性对照。每次治疗重复3次。

RNA提取、cDNA文库构建及Illumina测序

使用QIAGEN RNeasy Plant Mini Kit (QIAGEN, Germany)和制造商说明书,从葡萄叶和芽中提取和纯化总RNA。为了消化DNA并去除干扰,我们加入了DNase (Takara, China)。采用Thermo Scientific™NanoDrop™分光光度计(Thermo Scientific, Wilmington, DE, USA)测定RNA浓度。使用Ultra II RNA library Prep Kit for Illumina (NEB, USA)进一步进行mRNA纯化和cDNA文库构建。所有样品在Illumina Hiseq™2500(北京诺和致远科技有限公司)上测序。北京,中国)。

rna序列数据分析

为了保证数据质量,我们使用HISAT (Version: v2.1.0)对reads进行筛选和比对,并使用Bowtie2 (Version: v2.2.5)将干净的reads与葡萄基因序列参考数据集进行映射[65]。使用RSEM (Version: v1.2.8)计算每千碱基外显子每百万映射读取(FPKM)的片段数,以估计95%置信区间内的转录物丰度[66]。我们计算了P值,最后进行多重假设检验修正(BH)得到FDR (false discovery rate)。FDR≤0.05和|log2(Fold change) | > 1定义为统计学显著。

富集分析

为了获得更详细的deg信息,我们使用R软件包(Version: 3.18.1)进行富集分析[67]并使用基因本体(GO)对deg进行注释(http://geneontology.org/)和京都基因与基因组百科全书(KEGG) (https://www.genome.jp/kegg/)数据库。我们将阈值设置为padj < 0.05,以确定KEGG通路和GO项的显著富集。

使用Mapman可视化代谢途径

葡萄基因索引序列可从网上网站(https://www.plabipd.de/portal/mercator-sequence-annotation).我们提取了基因ID和日志2(Fold Change)数据列表中的转录组数据,并使用Mapman(版本:Mapman 3.5.1R2)可视化分析“Metabolism overview”,“光合作用”,“biostress”和“flavonoids”途径。

蛋白质-蛋白质相互作用网络的构建与分析

为了进一步研究deg在关键生物学通路中的调控网络,我们使用STRING (Version: 11.0) (https://string-db.org/)来搜索蛋白质的相互作用并找到核心调节蛋白。将相互作用蛋白的结果导入Cytoscape (Version: 3.6.1)中,直观分析基因的相互作用网络。

qPCR验证RNA-Seq数据

为了验证筛选的deg的表达模式,进行qPCR。根据Porebski等人的研究[68],每个样品的总RNA采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)法提取。我们使用PrimeScript™IV第一链cDNA Synthesis Mix (Takara, Dalian, China)从RNA合成cDNA,并在ddH中稀释5倍2O作为模板。利用在线软件Primer3 Plus (http://primer3.ut.ee/) (表S6).qPCR采用两步法,在Thermal Cycler Dice™Real Time System III(代码:TP950) (Takara,大连,中国)每个反应溶液由10.0 μl SYBR Premix Ex Taq™(Takara, Japan)、0.4 μl每种引物(10 μM)、2 μl cDNA和7.2 μl无rnase水组成,总体积为20 μl。qPCR循环参数设置为95℃2 min, 95℃10 s, 60℃40 s,共40个循环。我们选择了葡萄基因Actin1(GenBank登录号AY680701)作为基因表达分析的参考。我们用2计算mRNA的相对表达量——ΔΔCT方程(69]。

数据和材料的可用性

本研究过程中产生或分析的所有数据均纳入本已发表的文章[补充表S1-S6]。如有任何合理要求,可向通讯作者(745896321 @qq.comjiahaifeng@njau.edu.cn).

缩写

5 ab

5-氮杂胞苷处理的芽

5艾尔

5-氮杂胞苷处理过的叶片

5-azaC

5-azacytidine

井底油嘴

味蕾控制

BSP

亚硫酸氢盐测序PCR

CTAB

Hexadecyltrimethylammonium溴化

差异表达基因

EIN3

乙烯不敏感3

罗斯福

错误发现率

FPKM

每百万次映射读取的转录物每千碱基片段数

销售税

谷胱甘肽S-transferases

HISAT

转录本剪接对齐的层次索引

HSP

热休克蛋白

IBA

Indole-3-Butytric酸

LCK

叶子控制

LDOX

Leucoanthocyanidin加双氧酶

主成分分析

主成分分析

体育

果胶酯酶

PG

聚半乳糖醛酸酶

中外职业

果胶methylesterase

PP2C

蛋白磷酸酶2C

公关

Pathogenesis-related蛋白质

qPCR

实时定量PCR

特遣部队

转录因子

参考文献

  1. 1.

    贾红,张超,peraiz T,赵鹏,刘忠,王斌,王超,张磊,方军,钱军。茉莉酸参与葡萄果实成熟及对葡萄灰霉病的抗性。函数集成基因组学,2016;16(1):79-94。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  2. 2.

    Berhow马。植物生长调节剂早期处理对葡萄柚黄酮水平的影响。植物学报,2000;30(3):225-32。

    中科院文章谷歌学者

  3. 3.

    Chervin C, El-kereamy A, Roustan J- p, latch A, Lamon J, Bouzayen M.乙烯似乎是葡萄果实发育和成熟所必需的。植物科学。2004;37(1):1 - 5。

    中科院文章谷歌学者

  4. 4.

    贾红,谢忠,王超,上官林,钱宁,崔敏,刘忠,郑涛,王敏,方健。脱落酸、蔗糖和生长素协同调节藤森葡萄果实成熟过程。函数集成基因组学,2017;17(4):441-57。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  5. 5.

    欧默AD,塞勒JS, Granett J, Karban R.茉莉酸诱导葡萄对根和叶的抗性。中国生物医学工程学报,2009;30(3):394 - 394。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  6. 6.

    王伟,Muhammad KUR,冯军,陶杰。基于RNA-seq的CPPU处理葡萄果实转录组学分析及挥发性化合物的释放。植物生理学报,2017;18(5):591 - 591。

  7. 7.

    太阳王贾H, Y, M,李B,汉族Y, Y,李X,丁N,李C,霁W, et al。蔗糖作为一种信号参与草莓果实发育和成熟的调控。植物学报,2013,32(2):453 - 456。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  8. 8.

    葡萄MYB R2R3亚家族的分析揭示了葡萄和拟南芥基因组中扩展的葡萄酒质量相关分支和保守的基因结构组织。植物学报,2008;8(1):83。

    PubMed公共医学中心文章中科院谷歌学者

  9. 9.

    吴大伟,石旭,罗刚,陈志军。高通量RNA-seq用于分析拟南芥相关物种、杂交种和异源四倍体的等位基因或位点特异性表达。方法中华医学杂志,2014;11(11):33。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  10. 10.

    夏锐,朱华,安永强,Beers EP,刘忠。苹果mirna和tasirna调控网络的研究进展。中国生物医学工程学报,2012;13(6):1-18。

    文章中科院谷歌学者

  11. 11.

    洪思义,郭宝玲,李峰,应云峰,焦桂娟,明荣,景春霞。乙烯/1-MCP处理木瓜成熟相关基因的RNA-seq分离生物医学工程学报,2017;18(1):671。

    文章中科院谷歌学者

  12. 12.

    李艳,戴超,胡超,刘忠,康超。草莓中SMRT-和illumina - RNA-seq的选择性剪接全局鉴定。植物学报,2017;39(1):464 - 467。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  13. 13.

    Figueiredo A, Fortes AM, Ferreira S, Sebastiana M, Choi YH, Sousa L, Acioli-Santos B, Pessoa F, Verpoorte R, Pais ms。葡萄L.)叶片揭示了对致病真菌可能的先天抗性。[J] .中国生物医学工程学报,2009;33(1):1 - 7。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  14. 14.

    Ghan R, Petereit J, Tillett RL, Schlauch KA, Toubiana D, Fait A, Cramer GR.葡萄果皮成熟后期转录子网络的研究。植物学报,2017;17(1):94。

    PubMed公共医学中心文章中科院谷歌学者

  15. 15.

    Khalil-Ur-Rehman M,孙磊,李春霞,Faheem M,王伟,陶建明。葡萄芽休眠的比较RNA-seq转录组学分析。植物学报,2017;17(1):18。

    PubMed公共医学中心文章中科院谷歌学者

  16. 16.

    李强,宋军,李强,李春华,李春华,李春华,李春华,李春华,李春华,李春华,李春华,李春华,李春华。玉米群体DNA甲基化变异的表观遗传和遗传影响。植物学报,2013,25(8):2783-97。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  17. 17.

    李文杰,李文杰,李文杰。DNA甲基化是植物发育和其他过程的关键调控因子。现代信息技术发展,2000;10(2):217-23。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  18. 18.

    DNA甲基化对拟南芥胚胎发生和种子活力至关重要。植物学报。2006;18(4):805-14。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  19. 19.

    郎志,王勇,唐凯,唐东,达森卡涛,程军,张勇,韩达安,朱建军。DNA去甲基化在番茄果实成熟诱导基因激活和成熟抑制基因抑制中的关键作用。中国科学:自然科学版,2017;35(6):1145 - 1145。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  20. 20.

    黄慧,刘锐,牛强,唐凯,张斌,张宏,陈坤,朱建军,郎铮。橙子果实发育和成熟过程中DNA甲基化的全球增加。中国科学d辑,2016,35(4):563 - 563。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  21. 21.

    贾红,张忠,张生,付伟,苏丽,方军,贾红。甲基化水平对葡萄果实发育过程的影响。中国农业科学,2020;38(7):2099-115。

    中科院PubMed文章谷歌学者

  22. 22.

    Terashima I, Hanba YT, Tholen D, Niinemets Ü。与光合作用有关的叶片功能解剖。植物生理学报,2011;32(1):391 - 391。

    中科院PubMed文章谷歌学者

  23. 23.

    植物谷胱甘肽s-转移酶的功能与调控。植物物理学报,1996;47(1):127-58。

    中科院PubMed文章谷歌学者

  24. 24.

    杨小文,宫志宏,南巴,等。梅单、二聚体苯丙素对体内外脂质过氧化的抑制作用。植物学报。1993;7:395 - 391。

    文章谷歌学者

  25. 25.

    Szklarczyk D, Franceschini A, Kuhn M, Simonovic M, Roth A, mininguez P, Doerks T, Stark M, Muller J, Bork P,等。2011年STRING数据库:蛋白质的功能相互作用网络,全球整合和评分。核酸研究。2011;39(数据库版):D561-8。

    中科院PubMed文章谷歌学者

  26. 26.

    黄酮类化合物的生物合成及其对胁迫的影响。植物学报,2002;5(3):218-23。

    中科院PubMed文章谷歌学者

  27. 27.

    Himmelbach A, Hoffmann T, Leube M, Höhener B, Grill E.同源结构域蛋白ATHB6是拟南芥蛋白磷酸酶ABI1的靶点并调控激素反应。中华医学杂志。2002;21(12):3029-38。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  28. 28.

    schweighfer A, Kazanaviciute V, Scheikl E, Teige M, Doczi R, Hirt H, Schwanninger M, Kant M, Schuurink R, Mauch F,等。pp2c型磷酸酶AP2C1负调控MPK4和MPK6,调节拟南芥的先天免疫、茉莉酸和乙烯水平。植物学报。2007;19(7):2213-24。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  29. 29.

    王晓明,王强,王晓明,王晓明,王晓明,王晓明,王晓明,王晓明。植物生长发育中的动态DNA甲基化。中华医学杂志,2018;19(7):2144。

    文章中科院谷歌学者

  30. 30.

    张建军,张建军,张建军,李建军,等。番茄果实发育和成熟过程中DNA甲基化和核内重复水平的组织依赖性。足底。2008;228(3):391 - 9。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  31. 31.

    刘国强,刘国强,刘国强,刘国强。DNA甲基化,春化,和开花的开始。科学通报,1993;20(1):1 - 7。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  32. 32.

    郭磊,李强,季晓荣,王志刚,于永华。5-azaC处理后‘Kyoho’葡萄果实发育不同阶段的转录组分析生物医学工程学报,2019;20(1):825。

    PubMed公共医学中心文章中科院谷歌学者

  33. 33.

    Ruban AV, Wentworth M, Yakushevska AE, Andersson J, Lee PJ, Keegstra W, Dekker JP, Boekema EJ, Jansson S, Horton P.缺乏主要光收集复体的植物光系统宏观组织。大自然。2003;421(6923):648 - 52。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  34. 34.

    李建军,李建军,李建军,李建军。光系统I的PSI-H亚基对植物光合作用的状态转换至关重要。大自然。2000;408(6812):613 - 5。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  35. 35.

    张建军,张建军,张建军,等。干旱和盐胁迫下植物光合作用的调控机制。生物医学工程学报,2009;43(4):551 - 561。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  36. 36.

    王志强,王志强。植物光合作用的研究进展[j] .植物生理学报,2011;42(1):556 - 564。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  37. 37.

    布坎南BB。氧合光合作用中CO2同化的调控:铁氧还蛋白/硫氧还蛋白系统的发现、现状及未来发展展望生物化学学报。1991;28(1):1 - 9。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  38. 38.

    王晓明,王晓明,王晓明,等。光胁迫下拟南芥核基因调控的研究进展。生理基因组学。2006;25(1):142-52。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  39. 39.

    马海燕,李建军,李建军,等。葡萄细胞对生物营养真菌侵染的响应中脱落酸对己糖转运蛋白(vht5)和细胞壁转化酶的调控作用。植物生理学报,2010;32(1):391 - 391。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  40. 40.

    于晓晨,李俊杰,高国锋,冯海虹,耿小强,彭春春,朱世义,王晓军,沈云云,张大平。脱落酸刺激葡萄果实中钙依赖性蛋白激酶。植物生理学报,2006;14(2):558-79。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  41. 41.

    谢志,苏志,王伟,管丽,王超。葡萄果实发育成熟过程中vsvpl18基因的表达及其对外源激素的响应。中国生物医学工程学报,2019;31(2):397 - 398。

  42. 42.

    石忠,Halaly-Basha T,郑晨,Weissberg M, Ophir R, Galbraith DW, Pang X, Or E.瞬时诱导乙烯生物合成基因亚群参与葡萄芽休眠释放的调控。植物化学学报,2018;39(6):557 - 557。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  43. 43.

    李建军,李建军,李建军,李建军,李建军,等。乙烯信号转导在葡萄生长过程中的应用。[J] .中国生物医学工程学报,2009;33(6):444 - 444。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  44. 44.

    Derkx MPM, Karssen CM光和温度对拟南芥种子休眠和赤霉素刺激萌发的影响:赤霉素缺乏和不敏感突变体的研究。植物生理学报,1993;89(2):360-8。

    中科院文章谷歌学者

  45. 45.

    Romagosa I, Prada D, Moralejo MA, Sopena A, Muñoz P, Casas AM, Swanston JS, Molina-Cano JL。一个大麦突变体在种子发育和成熟后的休眠、ABA含量和对ABA的敏感性[J] .中国生物医学工程学报,2009;32(6):591 - 591。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  46. 46.

    王艳,林丽,叶涛,陆艳,奚晨,严伟。ABA对拟南芥花过渡的抑制作用是由ABI5介导的。[J] .中国生物医学工程学报,2013;2:2。

    谷歌学者

  47. 47.

    Nishimura N, Yoshida T, Kitahata N, Asami T, Hirayama T. ABA-hypersensitive Germination1编码蛋白磷酸酶2C,这是拟南芥种子脱落酸信号转导的重要组成部分。植物学报,2007;30(6):935 - 949。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  48. 48.

    郭刚,刘霞,孙峰,曹军,霍宁,武彬,辛敏,胡忠,杜军,夏锐,等。小麦miR9678通过产生阶段性sirna和调控脱落酸/赤霉素信号通路影响种子萌发。植物学报,2018;30(4):796-814。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  49. 49.

    刘霞,胡萍,黄敏,唐艳,李艳,李丽,侯霞。拟南芥种子萌发调控的NF-YC-RGL2模块。学报。2016;7:12768。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  50. 50.

    帅华,孟毅,罗旭,陈飞,周伟,戴毅,齐毅,杜杰,杨飞,刘杰,等。外源生长素通过降低赤霉素/脱落酸(GA/ABA)比抑制大豆种子萌发。科学通报,2017;7(1):1 - 6。

    PubMed公共医学中心文章中科院谷歌学者

  51. 51.

    蔗糖和转化酶:植物对生物胁迫的防御反应的一部分。植物科学,2014;5:293。

  52. 52.

    Gambetta GA, Matthews MA, Shaghasi TH, McElrone AJ, Castellarin SD。糖和脱落酸信号同源物在葡萄成熟开始时被激活。足底。2010;232(1):219 - 34。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  53. 53.

    Abe H, Urao T, Ito T, Seki M, Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki K.拟南芥AtMYC2 (bHLH)和AtMYB2 (MYB)在脱落酸信号通路中的转录激活因子。植物学报。2003;15(1):63-78。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  54. 54.

    李建军,李建军,李建军,等。一种新型的蛋白表达方法的研究进展。中国生物医学工程学报。1997;32(3):391 - 391。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  55. 55.

    徐伟,杜博斯,Lepiniec L. MYB-bHLH-WDR配合物对类黄酮生物合成的转录调控。植物科学进展,2015;20(3):176-85。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  56. 56.

    黄国光,马绍林,白丽萍,张丽,马华,贾鹏,刘健,钟明,郭志峰。植物在寒冷、盐和干旱胁迫下的信号转导。中华生物医学杂志,2012;39(2):969 - 987。

    PubMed文章中科院公共医学中心谷歌学者

  57. 57.

    王超,姚晓,于东,梁刚。铁缺乏诱导的bHLH104基因表达增强拟南芥对铁缺乏的耐性。足底。2017;246(3):421 - 31所示。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  58. 58.

    Marchive C, Mzid R, Deluc L, Barrieu F, Pirrello J, Gauthier A, Corio-Costet MF, Regad F, Cailleteau B, Hamdi S,等。葡萄转录因子VvWRKY1的分离、鉴定及其对烟草真菌病原菌应答的影响实验学报。2007;58(8):1999-2010。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  59. 59.

    张绍平,李晓东。MAPK级联参与植物防御信号。植物科学进展,2001;6(11):520-7。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  60. 60.

    毛刚,孟鑫,刘勇,郑铮,陈震,张生。WRKY转录因子在拟南芥中磷酸化的作用植物学报,2011;23(4):1639-53。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  61. 61.

    傅顺生,周永文,黄德东,黄海军。水稻丝裂原活化蛋白激酶基因OsMAPK4在环境胁迫下的转录调控植物生理学报,2002;43(8):958-63。

    中科院PubMed文章谷歌学者

  62. 62.

    辛格R, Jwa NS。水稻MAPK -MAPK相互作用组:MAPK组分在激素信号转导中的生物学意义。植物学报,2013;32(6):923-31。

    中科院PubMed文章谷歌学者

  63. 63.

    张建军,张建军,李建军,等。基因表达与基因表达的关系。植物科学进展,2017;22(10):871-9。

    中科院PubMed文章谷歌学者

  64. 64.

    李春华,李春华,李春华,等。热休克小蛋白(sHSP17.7)转基因水稻对干旱胁迫的抗性研究。植物学报,2008;27(2):329-34。

    中科院PubMed文章谷歌学者

  65. 65.

    Fowler S, Thomashow MF。拟南芥转录组分析表明,在冷驯化过程中,除了CBF冷响应途径外,还激活了多种调节途径。植物学报。2002;14(8):1675-90。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  66. 66.

    李波,杜威,CN。RSEM:从有或没有参考基因组的RNA-Seq数据中准确定量转录本。生物医学工程学报。2011;12:323。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  67. 67.

    王磊,冯志,王鑫,王鑫,张鑫。DEGseq:一种从RNA-seq数据中识别差异表达基因的R包。生物信息学,2010,26(1):136 - 8。

    PubMed公共医学中心文章中科院谷歌学者

  68. 68.

    李建军,李建军,李建军。含高多糖和多酚成分植物的CTAB DNA提取方法的改进。植物化学通报,1997;15(1):8-15。

    中科院文章谷歌学者

  69. 69.

    Livak KJ, Schmittgen TD。使用实时定量PCR和2(−Delta Delta C(T))法分析相关基因表达数据。方法(San Diego, california)。2001; 25(4): 402 - 8。

    中科院文章谷歌学者

下载参考

致谢

不适用。

资金

国家重点研发计划项目(2019YFD1002500, 2018YFD0201305)、江苏省重点研发项目(BE2018389)和中央高校基本科研业务费专项资金(KYXJ202003)资助。

作者信息

从属关系

作者

贡献

JHR和SE进行数据分析并撰写稿件。ZZB处理样品,PQQ和PT协助数据分析。LSY帮助修改了手稿。SZW帮助起草了手稿。DTY参与了本研究的设计。JHF和FJG设计和协调了本研究,并修改了稿件。所有作者都阅读并批准了最终的手稿。

相应的作者

对应到方经贵海丰贾

道德声明

伦理批准并同意参与

不适用。

发表同意书

不适用。

相互竞争的利益

作者声明没有与之竞争的经济利益。

额外的信息

出版商的注意

施普林格·自然对已出版的地图和机构关系中的管辖权要求保持中立。

补充信息

附加文件1:图S1。

5-azaC处理后‘Kyoho’葡萄叶片和芽中deg的热图聚类分析具有相似表达模式的基因或样本聚集在一起。红色和蓝色代表最高和最低的表达水平。5基地;5-azaC处理过的叶片,LCK;叶片控制,5AB;5-azaC处理芽,BCK,芽对照。图S2。5-azaC对‘Kyoho’葡萄叶片和芽中特异性和非特异性DEGs的富集分析(A)非特异性DEGs, (B)叶片特异性基因,(C)芽。氧化石墨烯分为三大类功能:分子功能(黄色)、细胞成分(蓝色)和生物过程(红色)。纵轴为富集的deg数量(padj < 0.05)。图S3。5-azaC处理下参与光合途径的deg。纵轴为deg的名称,横轴为根据折叠变化的差倍数。图S4。5-azaC暴露后,‘Kyoho’葡萄叶片(A)和芽(B)光合作用途径中DEGs的可视化分析,包括光反应、卡尔文循环和光呼吸。每个方格代表一个基因,绿色代表下调,红色代表上调。图S5。5-azaC暴露后,“Kyoho”葡萄叶片(A)和芽(B)的Mapman“代谢概况”可视化分析。观察到淀粉代谢、蔗糖代谢、细胞壁代谢、脂质代谢等多种代谢途径的变化。每个正方形代表一个基因,红色到绿色的梯度代表向上到向下的调节。图S6。5-azaC暴露后Kyoho葡萄叶片(A)和芽(B)中DEGs表达在植物对生物胁迫的响应过程中的变化DEGs的表达变化由网格的颜色表示,绿色表示下调,红色表示上调。

附加文件2:表S1。

所有鉴定出的deg都在芽和叶中。表S2。DEGs氧化石墨烯富集分析。表S3。葡萄芽和叶片中DEGs的KEGG富集分析。表S4。不同代谢途径的deg列表。表S5。激素相关deg列表。表S6。qRT-PCR分析引物列表。

权利和权限

开放获取本文遵循知识共享署名4.0国际许可协议,该协议允许以任何媒介或格式使用、共享、改编、分发和复制,只要您适当地注明原作者和来源,提供知识共享许可协议的链接,并注明是否进行了更改。本文中的图像或其他第三方材料包含在文章的知识共享许可协议中,除非在材料的署名中另有说明。如果材料未包含在文章的知识共享许可中,并且您的预期用途不被法律法规允许或超过允许的用途,您将需要直接获得版权所有者的许可。如欲查阅本许可证副本,请浏览http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/。创作共用公共领域免责声明(http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/)适用于本文中提供的数据,除非在数据的信用额度中另有说明。

转载及权限

关于本文

通过CrossMark验证货币和真实性

引用本文

贾浩,张忠,Sadeghnezhad, E。et al。去甲基化改变了‘Kyoho’葡萄芽和叶片的转录组谱。BMC Plant Biol20.544(2020)。https://doi.org/10.1186/s12870-020-02754-0

下载引用

关键字

  • DNA甲基化
  • 葡萄
  • RNA-Seq
  • 5-azacytidine
  • 转录组