不同硬度西瓜果皮的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序及相關(guān)基因表達(dá)分析

張敬敬，李 冰，史宇凡，高秀瑞，潘秀清，宋 雪，武彥榮

(河北省農(nóng)林科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)作物研究所，河北 石家莊 050051)

西瓜在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，我國(guó)是西瓜的主要產(chǎn)區(qū)之一，每年西瓜產(chǎn)量約7 000萬(wàn)t[1]，占全球西瓜產(chǎn)量的67%[2]。河北省西瓜呈現(xiàn)區(qū)域化種植，優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)明顯，自“十二五”以來(lái)，衡水阜城和保定清苑西瓜播種面積在6 666.67 hm2以上[3]，西瓜生產(chǎn)區(qū)域化種植、上市時(shí)間集中，對(duì)品種的耐裂性、貯藏性、貨架期品質(zhì)提出了更高的要求。

西瓜果皮硬度在果實(shí)的耐裂性、貯藏性、貨架期品質(zhì)等方面起著重要作用[4]，生產(chǎn)上許多西瓜品種存在優(yōu)質(zhì)不耐裂、耐裂不優(yōu)質(zhì)現(xiàn)象，是造成西瓜生產(chǎn)過(guò)程中和采后產(chǎn)量損失的主要原因。通過(guò)對(duì)果皮硬度研究，在保證產(chǎn)量和品質(zhì)的基礎(chǔ)上改良果皮硬度，創(chuàng)制優(yōu)質(zhì)、果皮高硬度、耐裂的種質(zhì)資源，在培育耐裂西瓜新品種上意義重大。

西瓜裂果是造成田間和產(chǎn)后減產(chǎn)的主要原因，果實(shí)開(kāi)裂是一個(gè)復(fù)雜的性狀，遺傳和環(huán)境因素對(duì)西瓜裂果影響較大[5]，1994年趙尊練等[4]首次發(fā)現(xiàn)西瓜果皮硬度是果實(shí)耐貯性的主要內(nèi)在因素，之后學(xué)者們分別從生理生化[6]、細(xì)胞水平[7-8]、分子水平[9]對(duì)西瓜果皮硬度進(jìn)行研究，不同硬度西瓜的果皮含水量、纖維素、半纖維素、果膠含量、細(xì)胞排列方式、石細(xì)胞和外果皮層數(shù)相差較大，Liao 等[9]采用BSA-seq 技術(shù)和SNP 分析對(duì)西瓜果皮硬度進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)CIERF4基因與果皮硬度密切相關(guān)，該基因可能參與木質(zhì)素的生物合成和細(xì)胞壁修飾，從而調(diào)控果皮硬度。而隨著西瓜全基因組測(cè)序完成[10]，促進(jìn)了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)在西瓜果肉硬度[11-12]、果皮色澤[13]等方面的應(yīng)用，但是，轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)在西瓜果皮硬度方面的研究鮮有報(bào)道。

本試驗(yàn)以河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所瓜類(lèi)室創(chuàng)制的西瓜果皮高硬度的耐裂資源(901)4-1-1-M和低硬度易裂資源BSH為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)果皮硬度差異最大時(shí)期果皮的RNA-seq轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，分析調(diào)節(jié)果皮硬度高的主要生物學(xué)過(guò)程和代謝通路，探討果皮硬度差異大的基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制，鑒定與果皮硬度相關(guān)的候選基因，從轉(zhuǎn)錄組水平解釋西瓜果皮硬度差異的形成機(jī)制，旨在為耐貯運(yùn)西瓜品種培育提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試西瓜為高硬度耐裂材料(901)4-1-1-M和低硬度易裂材料BSH，由河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所選育而成。西瓜開(kāi)花后掛牌標(biāo)記授粉日期，分別取授粉后第10，14，18，22，26，30天的西瓜，取樣時(shí)選取果實(shí)大小一致的果實(shí)，使用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定西瓜陽(yáng)面果皮硬度，3 次生物學(xué)重復(fù)；選擇檢測(cè)部位兩側(cè)切割大小為3 cm×3 cm的果皮，厚度1 cm，每個(gè)生物學(xué)重復(fù)包含一個(gè)西瓜的2塊西瓜果皮，3 次生物學(xué)重復(fù)，取樣后用錫箔紙包裹后迅速放入液氮，保存于-80 ℃冰箱備用。選取果實(shí)成熟果皮硬度差異最大時(shí)期即授粉后第30天的西瓜果皮，用于后續(xù)的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和qRT-PCR驗(yàn)證。

1.2 果皮轉(zhuǎn)錄組分析

委托北京諾禾生物科技有限公司完成RNA提取、文庫(kù)構(gòu)建和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。以(901)4-1-1-M和BSH陽(yáng)面果皮為轉(zhuǎn)錄組分析材料，利用Illumina HiSeqTM測(cè)序平臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析，以西瓜97103基因組為參考基因組進(jìn)行序列比對(duì)，對(duì)獲得的差異基因進(jìn)行GO富集分析、KEGG富集分析和差異基因功能分析。

1.2.1 RNA提取和文庫(kù)構(gòu)建 以(901)4-1-1-M和BSH陽(yáng)面果皮為轉(zhuǎn)錄組分析材料，采用天根DP441多糖多酚植物總RNA提取試劑盒提取西瓜果皮總RNA，使用Agilent 2100 bioanalyzer精確檢測(cè)RNA完整性和總量，RNA質(zhì)控合格后通過(guò)Oligo(dT)磁珠富集帶有polyA尾的mRNA，再用二價(jià)陽(yáng)離子將得到的mRNA隨機(jī)打斷，以片段化的mRNA為模板、隨機(jī)寡核苷酸為引物，在M-MuLV逆轉(zhuǎn)錄酶體系中合成cDNA第1條鏈，隨后用RNaseH降解RNA鏈，并在DNA polymerase Ⅰ體系下，以dNTPs為原料合成cDNA第2條鏈。純化后的雙鏈cDNA經(jīng)過(guò)末端修復(fù)、加A尾并連接測(cè)序接頭，用AMPure XP beads篩選250～300 bp的cDNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增，并再次使用AMPure XP beads純化PCR產(chǎn)物，最終獲得文庫(kù)。

1.2.2 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序 文庫(kù)構(gòu)建完成，庫(kù)檢合格后，利用Illumina HiSeqTM測(cè)序平臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析，在測(cè)序的flow cell中加入4種熒光標(biāo)記的dNTP、DNA聚合酶以及接頭引物進(jìn)行擴(kuò)增，在每一個(gè)測(cè)序簇延伸互補(bǔ)鏈時(shí)，每加入一個(gè)被熒光標(biāo)記的dNTP就能釋放出相對(duì)應(yīng)的熒光，測(cè)序儀通過(guò)捕獲熒光信號(hào)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為測(cè)序峰，從而獲得待測(cè)片段的序列信息。

1.2.3 測(cè)序結(jié)果分析 對(duì)測(cè)序獲得的原始數(shù)據(jù)去除接頭、無(wú)法確定的堿基信息、低質(zhì)量的信息，獲得高質(zhì)量的測(cè)序數(shù)據(jù)(Clean data)，以西瓜97103基因組為參考基因組進(jìn)行有參轉(zhuǎn)錄組比對(duì)分析，采用Subread軟件對(duì)基因表達(dá)水平進(jìn)行定量，利用DESeq 2軟件進(jìn)行差異基因分析，以|log2(FoldChange)|≥1 & padj≤0.05為標(biāo)準(zhǔn)篩選差異基因。采用ClusterProfiler軟件對(duì)差異基因集進(jìn)行GO功能富集分析和KEGG通路富集分析。

1.3 實(shí)時(shí)熒光定量qRT-PCR驗(yàn)證

選擇與果皮硬度發(fā)育相關(guān)的9個(gè)差異基因進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)驗(yàn)證，采用天根DP441多糖多酚植物總RNA提取試劑盒提取(901)4-1-1-M和BSH西瓜果皮的RNA，再用HiFiScript gDNARemoval cDNA Syntheris Kit反轉(zhuǎn)錄試劑盒進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄合成cDNA后作為模板，最后采用ChemoHS qPCR Mix(None ROX)試劑，以西瓜的Actin基因作為內(nèi)參基因，在CFX connectTM(BIO-RAD Applied Biosystems，F(xiàn)oster City，CA，USA)實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀上進(jìn)行qRT-PCR，每個(gè)基因設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)，按以下程序進(jìn)行：95 ℃，15 min；40個(gè)PCR循環(huán)(95 ℃，10 s；58 ℃，30 s；72 ℃，30 s)。熒光定量數(shù)據(jù)采用2-ΔΔCt相對(duì)定量計(jì)算，各引物序列見(jiàn)表1。

表1 qRT-PCR引物序列Tab.1 The primer sequence of qRT-PCR

2 結(jié)果與分析

2.1 質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定結(jié)果

不同時(shí)期的(901)4-1-1-M和BSH西瓜果皮硬度試驗(yàn)結(jié)果表明(圖1)，(901)4-1-1-M果皮硬度在各個(gè)時(shí)期均極顯著高于BSH(P<0.01)，果實(shí)授粉后第18天(901)4-1-1-M果皮硬度達(dá)最大值89.02 N，BSH果皮硬度為42.46 N；授粉后30 d(901)4-1-1-M果皮硬度為73.77 N，比BSH果皮硬度高47.21 N，此時(shí)果皮硬度差異最大。

A、B為在P<0.01條件下差異顯著。A and B means the significant difference under P<0.01.

2.2 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序質(zhì)量評(píng)估

經(jīng)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序可知，6個(gè)樣品共得到275 043 248條原始序列(Raw reads)，為保證信息分析質(zhì)量，去除Raw reads里面含有帶接頭的、低質(zhì)量的reads，得到濾后序列(Clean reads)272 077 872條，后續(xù)分析都基于Clean reads；20(Q20)和30(Q30)分別表示堿基識(shí)別出錯(cuò)的概率為1%和0.1%，Q20和Q30值均達(dá)到90%以上；GC百分率分布檢查用于檢測(cè)有無(wú)AT、GC 分離現(xiàn)象，本試驗(yàn)中西瓜果皮的GC百分率均在43%以上(表2)。

表2 6個(gè)樣本轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)測(cè)序質(zhì)量Tab.2 The sequencing quality of 6 sample transcriptome data

將Clean reads 與西瓜參考基因組比對(duì)，由比對(duì)結(jié)果可知(表3)，完全比對(duì)到參考基因組的reads占總reads數(shù)的71%以上，唯一比對(duì)位置序列比對(duì)率在70%以上，多個(gè)比對(duì)位置序列比對(duì)率在1.8%以下，外顯子比對(duì)率在75%以上。據(jù)此可知，此次測(cè)序質(zhì)量能夠滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。

表3 與參考基因組比對(duì)結(jié)果Tab.3 Sequence comparison of samples with reference genome and genes

2.3 基因表達(dá)量分析

通過(guò)西瓜樣本間相關(guān)性熱圖(圖2)，對(duì)樣本間基因表達(dá)量的生物學(xué)重復(fù)進(jìn)行評(píng)估，樣品間基因表達(dá)水平相關(guān)性是檢驗(yàn)試驗(yàn)可靠性和樣本選擇是否合理的重要指標(biāo)，相關(guān)系數(shù)R2越接近1，表明樣品之間表達(dá)模式的相似度越高，由圖3可知，6個(gè)西瓜樣本的R2最小值為0.889，滿(mǎn)足試驗(yàn)的生物學(xué)重復(fù)要求。

圖2 6個(gè)西瓜樣本間相關(guān)性分析Fig.2 The correlation analysis among 6 watermelon samples

2.4 基因表達(dá)數(shù)據(jù)分析

西瓜(901)4-1-1-M和BSH的共表達(dá)基因16 229個(gè)，(901)4-1-1-M特有的表達(dá)基因431個(gè)，BSH所特有的表達(dá)基因390個(gè)，采用DESeq 2軟件對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行差異分析，以|log2(FoldChange)|≥1 & padj≤0.05為標(biāo)準(zhǔn)，篩選差異表達(dá)基因(DEG)。由圖3可知，(901)4-1-1-M和BSH西瓜果皮中共篩選出1 085個(gè)差異表達(dá)基因，其中有555個(gè)上調(diào)表達(dá)基因，530個(gè)下調(diào)表達(dá)基因。

圖3 差異基因火山圖Fig.3 Volcanic map of differentially expressed genes

2.5 DEGs的GO富集分析

利用GO(Gene Ontology)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)獲得的1 085個(gè)差異基因進(jìn)行富集分析，1 085個(gè)差異基因被注釋在生物學(xué)過(guò)程(Biological process)、細(xì)胞組分(Cellular component)及分子功能(Molecular function)三大功能方面，分別涉及254，41，213條功能分支。對(duì)富集程度前30的GO 條目作柱形圖(圖4)，差異基因顯著富集在DNA復(fù)制(GO：0006260)(13個(gè))、細(xì)胞壁(GO：0005618)(13個(gè))、細(xì)胞邊緣(GO：0071944)(16個(gè))、外部封裝結(jié)構(gòu)(GO：0030312)(13個(gè))、細(xì)胞外區(qū)(GO：0005576)(7個(gè))、質(zhì)外體(GO：0048046)(5個(gè))、酶抑制劑活動(dòng)(GO：0004857)(13個(gè))、血紅素結(jié)合(GO：0020037)(31個(gè))、四吡咯結(jié)合(GO：0046906)(31個(gè))、氧化還原酶活性，作用于配對(duì)供體(GO：0016705)(27個(gè))、鐵離子結(jié)合(GO：0005506)(26個(gè))、轉(zhuǎn)移酶活性，轉(zhuǎn)移己糖基(GO：0016758)(30個(gè))、果膠酯酶活性(GO：0030599)(8個(gè))、蛋白質(zhì)二聚化活性(GO：0046983)(27個(gè))、酶調(diào)節(jié)劑活性(GO：0030234)(14個(gè))和DNA結(jié)合(GO：0003700)(35個(gè))方面。

2.6 DEGs的KEGG富集分析

利用KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)，1 085個(gè)差異基因被富集到81個(gè)代謝通路中，選擇富集程度前20條代謝通路進(jìn)行散點(diǎn)作圖(圖5)，差異基因主要在苯丙烷代謝(19個(gè))，DNA復(fù)制(8個(gè))，二萜生物代謝(5個(gè))，角質(zhì)、栓木和蠟的生物合成(5個(gè))，戊糖、葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)換(8個(gè))，α亞麻酸代謝(6個(gè))，淀粉和蔗糖代謝(12個(gè))，植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(17個(gè))等通路富集，其中苯丙烷生物代謝(cmo00940)、DNA復(fù)制(cmo03030)、二萜生物合成(cmo00904)通路顯著性富集(padj<0.05)。苯丙烷生物代謝途徑是顯著富集的代謝通路中注釋到差異表達(dá)基因數(shù)目最多的通路，說(shuō)明苯丙烷代謝物在西瓜果皮硬度差異方面存在重要作用。

圖5 1 085個(gè)DEGs的前20條KEGG的功能分類(lèi)Fig.5 The 20 tops of Enriched KEGG analysis for 1 085 DEGs

2.7 苯丙烷生物代謝中DEGs分析

對(duì)1 085個(gè)差異基因進(jìn)行分析，(901)4-1-1-M和BSH在苯丙烷生物合成中存在19個(gè)差異基因(表4)。通過(guò)分析苯丙烷代謝通路發(fā)現(xiàn)(圖6)，下游代謝物質(zhì)木質(zhì)素、對(duì)羥基苯酚木質(zhì)素、愈創(chuàng)木酚木質(zhì)素和5羥基愈創(chuàng)木酚木質(zhì)素信號(hào)通路中富集到7個(gè)差異基因上調(diào)表達(dá)(Cla97C01G025380、Cla97C03G055890、Cla97C04G070210、Cla97C05G097050、Cla97C10G203590、Cla97C02G045070、Cla97C02G049940)，8個(gè)差異基因下調(diào)表達(dá)(Cla97C09G165820、Cla97C02G044950、Cla97C04G075800、Cla97C09G165630、Cla97C10G195660、Cla97C07G139710、Cla97C07G144540、Cla97C02G032910)，其中，下游基因Cla97C01G025380在(901)4-1-1-M果皮中基因表達(dá)量是BSH的60.24倍，而該基因在BSH中基因表達(dá)量最低，平均含量為0.056(表4)。

圖6 苯丙烷生物合成途徑中的差異基因表達(dá)Fig.6 DEGs in phenylpropanoid biosynthesis pathways

表4 苯丙烷生物合成路徑差異基因表達(dá)量Tab.4 Expression analysis of genes related to phenylpropanoid biosynthesis

2.8 差異基因功能分析

從苯丙烷代謝路徑中篩選出的19個(gè)差異基因，其中，6個(gè)過(guò)氧化氫酶基因(Cla97C02G049940、Cla97C05G097050、Cla97C03G055890、Cla97C02G045070、la97C04G070210)，4個(gè)轉(zhuǎn)移酶基因(Cla97C02G033110、Cla97C09G165630、Cla97C07G144540、Cla97C02G032910)，3個(gè)糖基水解酶基因(Cla97C11G210660、Cla97C06G123590、Cla97C11G224410)，2個(gè)輔酶A連接酶基因(Cla97C09G165820、Cla97C10G195660)，脫氨酶、羥化酶、磷脂酶和橋小檗堿酶各1個(gè)，依次為Cla97C04G075800、Cla97C02G044950、Cla97C07G139710、Cla97C01G025380。

2.9 實(shí)時(shí)熒光驗(yàn)證

為了驗(yàn)證轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從富集程度最高的苯丙烷代謝路徑中選擇與果皮硬度相關(guān)的差異表達(dá)基因進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光驗(yàn)證(qRT-PCR)，對(duì)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)(RNA-seq)和qRT-PCR的結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)R2為0.791，證明RNA-seq結(jié)果試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠(圖7)。

圖7 RNA-seq和qRT-PCR相關(guān)性分析Fig.7 The correlation analysis results between RNA-seq and qRT-PCR

驗(yàn)證基因中包括與木質(zhì)素代謝物質(zhì)形成過(guò)程相關(guān)的9個(gè)差異基因，苯基丙氨酸在Cla97C04G075800、Cla97C02G044950、Cla97C09G165820、Cla97C10G195660基因作用下形成香豆酰輔酶A，再在Cla97C09G165630、Cla97C07G139710、Cla97C02G032910、Cla97C07G144540、Cla97C02G045070基因作用下最終形成不同種類(lèi)的木質(zhì)素；qRT-PCR結(jié)果顯示，下游基因Cla97C02G045070在(901)4-1-1-M中表達(dá)量較BSH提高7.13倍，這與RNA-seq結(jié)果中富集到苯丙烷通路的基因上調(diào)表達(dá)結(jié)果一致。

3 結(jié)論與討論

果實(shí)硬度變化是自然界常見(jiàn)的生理生化現(xiàn)象[14]，近年來(lái)，對(duì)果實(shí)硬度形成機(jī)理研究較多如蘋(píng)果[15-16]、李子[17]、藍(lán)莓[18]、西瓜[19-20]等，但對(duì)果皮硬度研究較少，Liao 等[9]采用BSA-seq 技術(shù)對(duì)西瓜果皮硬度進(jìn)行研究，將果皮硬度基因精細(xì)定位到9 kb 的CIERF4(Cla97C10G187120)基因，該基因可能參與木質(zhì)素的生物合成和細(xì)胞壁修飾從而調(diào)控果皮硬度。秦改花等[21]通過(guò)對(duì)石榴籽粒硬度與木質(zhì)素、纖維素含量的相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)，籽粒木質(zhì)素、纖維素含量與籽粒硬度顯著相關(guān)，其可作為評(píng)價(jià)石榴籽粒硬度的指標(biāo)。Qin等[22]通過(guò)對(duì)軟硬籽石榴不同時(shí)期的種皮轉(zhuǎn)錄組、基因組和代謝組聯(lián)合分析，篩選出與硬籽石榴中木質(zhì)素單體芥子醇大量積累的相關(guān)候選基因POD(Pgr011171.1)和木質(zhì)素單體松柏醇積累的相關(guān)候選基因F5H(Pgr013634.1)、CAD(Pgr022328.1，Pgr006310.1，Pgr006318.1和Pgr006319.1)。劉戀等[23]通過(guò)采用質(zhì)構(gòu)儀、生理生化指標(biāo)測(cè)定和轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，高硬度金桔果皮中木質(zhì)素含量顯著高于低硬度金桔，轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果表明，苯丙烷生物合成代謝引起的木質(zhì)素含量差異導(dǎo)致了3個(gè)品種金桔果皮韌性存在差異。

本試驗(yàn)采用RNA-seq 技術(shù)分析了果皮硬度差異顯著的2份資源(901)4-1-1-M和BSH的果皮轉(zhuǎn)錄本差異，與果皮低硬度易裂資源BSH相比，(901)4-1-1-M中555個(gè)基因上調(diào)表達(dá)，530個(gè)基因下調(diào)表達(dá)；GO富集分析發(fā)現(xiàn)，1 085個(gè)差異表達(dá)基因顯著富集在細(xì)胞壁、細(xì)胞外圍、胞外區(qū)、四吡咯骨架、氧化還原酶活性、果膠酯酶活性等功能類(lèi)別；KEGG富集分析發(fā)現(xiàn)，19個(gè)差異表達(dá)基因顯著富集在苯丙烷代謝通路，其中下游基因Cla97C01G025380在(901)4-1-1-M中顯著上調(diào)表達(dá)，導(dǎo)致木質(zhì)素單體芥子醇、松柏醇、5羥基松柏醇形成，進(jìn)而在Cla97C03G055890、Cla97C04G070210、Cla97C05G097050、Cla97C10G203590、Cla97C02G045070、Cla97C02G049940基因作用下形成木質(zhì)素、5羥基愈創(chuàng)木酚木質(zhì)素、愈創(chuàng)木酚木質(zhì)素和對(duì)羥基苯酚木質(zhì)素代謝物。研究結(jié)果與Liao 等[9]發(fā)現(xiàn)的西瓜果皮硬度與木質(zhì)素的生物合成路徑相關(guān)的結(jié)論一致；與Qin等[22]發(fā)現(xiàn)的硬籽石榴中木質(zhì)素單體芥子醇大量積累和木質(zhì)素單體松柏醇積累的研究結(jié)果一致；與劉戀等[23]發(fā)現(xiàn)的金桔果皮硬度與木質(zhì)素正相關(guān)，果皮韌性差異富集在苯丙烷代謝通路的結(jié)論一致。

因此，推測(cè)苯丙烷代謝通路中與木質(zhì)素代謝物形成相關(guān)的差異表達(dá)基因可能是造成西瓜果皮硬度差異的主要原因，但與Liao 等[9]發(fā)現(xiàn)的CIERF4(Cla97C10G187120)基因參與木質(zhì)素代謝結(jié)果不一致，主要原因可能是由于西瓜材料不同，但本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，下游基因Cla97C01G025380在BSH中基因表達(dá)量低，影響芥子醇、松柏醇、5羥基松柏醇代謝物形成，這與Qin等[22]研究結(jié)果一致，本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的西瓜果皮硬度富集到苯丙烷代謝路徑中木質(zhì)素與劉戀等[23]的研究結(jié)果一致。

本研究通過(guò)對(duì)西瓜果皮硬度差異顯著的2種資源(901)4-1-1-M和BSH成熟期的果皮進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)了一些與西瓜果皮硬度密切相關(guān)的代謝路徑，尤其是苯丙烷代謝途徑最終形成的不同種類(lèi)的木質(zhì)素在西瓜果皮硬度形成中起重要作用，其中，19個(gè)差異基因被富集到該通路，包括Cla97C04G075800、Cla97C02G044950、Cla97C10G195660、Cla97C09G165820、Cla97C09G165630、Cla97C02G032910、Cla97C07G144540、Cla97C02G045070等基因。該研究從轉(zhuǎn)錄水平解析了(901)4-1-1-M和BSH西瓜果皮硬度存在差異的分子機(jī)制，為挖掘西瓜果皮硬度相關(guān)的關(guān)鍵基因提供了理論基礎(chǔ)。