菜心不同器官糖含量比較及代謝相關基因的表達分析

馮獻君，王麗，王彤，侯雷平，李梅蘭

菜心不同器官糖含量比較及代謝相關基因的表達分析

馮獻君1，王麗2，王彤1，侯雷平，李梅蘭

1山西農業(yè)大學園藝學院，山西太谷 030801；2左權縣農業(yè)農村局現代農業(yè)產業(yè)發(fā)展服務中心，山西左權 032600

【目的】菜心口感脆嫩，營養(yǎng)價值高，是華南地區(qū)人們最喜愛的蔬菜之一，其中糖的種類和含量是決定菜心甜度和風味的主要因素。分析菜心不同器官糖含量及與糖代謝和轉運相關基因的表達，以探明導致菜心不同器官糖含量差異的分子機制。【方法】采用高效液相色譜法測定菜心葉片、薹莖和花蕾中可溶性糖、蔗糖、葡萄糖和果糖的含量；通過轉錄組測序技術對菜心葉片、薹莖和花蕾基因的表達量進行全面系統(tǒng)的分析，并利用DESeq2軟件鑒定3個不同器官間的差異表達基因，分析糖代謝通路及轉運過程涉及的酶編碼基因的表達，在基迪奧生信云平臺將篩選到的與糖代謝轉運相關的差異表達基因和糖含量進行相關性分析，同時利用實時熒光定量PCR（qRT-PCR）技術對部分基因的表達量進行驗證。【結果】糖含量測定結果表明，菜心不同器官之間糖含量差異明顯。可溶性糖、蔗糖、葡萄糖和果糖含量均呈現花蕾＞薹莖＞葉片的趨勢。花蕾中葡萄糖含量分別為薹莖和葉片的1.3倍和1.6倍，果糖含量分別為薹莖和葉片的1.42倍和1.78倍。通過分析糖代謝關鍵酶和轉運蛋白編碼基因與糖含量變化趨勢的一致性，共找出18個與糖含量變化趨勢一致的基因。通過分析糖代謝轉運中相關差異基因的表達與糖種類及含量的相關性和一致性，鑒定了14個與糖含量變化趨勢一致的DEG。合并7個共有基因（、、、、、和），共計25個基因與糖含量變化趨勢一致。qRT-PCR結果分析表明篩選到的8個差異基因的表達量FPKM值與相對表達水平高度一致，說明測序結果準確可靠。【結論】菜心花蕾中的糖含量高于薹莖和葉片，是由合成相關酶編碼基因的表達在薹莖和花蕾中高于葉片所致，研究結果為揭示菜心不同器官中糖代謝及轉運的分子機制奠定了一定基礎。

菜心；器官；糖類；轉錄組；基因

0 引言

【研究意義】菜心（L. ssp.var.Tsen et Lee）又名菜薹，是十字花科蕓薹屬白菜亞種的一個變種。菜心以花薹為主要食用器官，生長周期短，可周年供應，是華南地區(qū)人們餐桌上的必備佳肴。因其品質柔嫩，具有十字花科植物特有的風味和口感，有著“蔬品之冠”和“菜中之后”的美譽。它富含糖類、維生素C以及人體所需蛋白質等營養(yǎng)物質，因此深受消費者喜愛[1-2]。糖的含量影響蔬菜的風味和營養(yǎng)品質[3]，分析植物體內糖的含量是研究糖代謝的基礎[4]。因此，研究菜心器官中主要糖含量和糖代謝機制具有重要的意義。【前人研究進展】植物各器官糖積累和轉運過程中需要糖代謝和轉運相關酶的共同參與，但是糖代謝和轉化酶的編碼基因在同一植物不同器官中的表達不一致。張曉艷等[5]研究了不同熟性菜心品種的糖代謝規(guī)律，發(fā)現晚熟品種中可溶性糖、果糖和還原糖含量在花芽分化中期至現蕾期和采收期快速升高。張夢[6]發(fā)現在百合現蕾期光合作用增強，葉片中積累的果糖和葡萄糖等向花蕾中積累，最后在花瓣盛開過程中糖含量（葡萄糖、果糖和蔗糖）大量積累。馬春梅等[7]研究發(fā)現不同大豆品種葉片在生長過程中可溶性糖含量呈現單峰曲線變化，峰值出現在開花期。甜瓜中在葉片、莖和果實中表達，在花和根中不表達，而甜瓜在未成熟時蔗糖含量較低，隨著果實發(fā)育，的表達量迅速提高，表明蔗糖積累可能與表達量關系密切[8]。在棉花過表達株系的幼葉中，果糖含量也明顯上升，能促進纖維的伸長，在伸長纖維的植株中，高活性的能促進果糖和葡萄糖含量的提高[9]，葉片中葡萄糖和果糖等己糖的滲透力小，高活性的可能通過糖信號來促進葉片的發(fā)育。辣椒在花發(fā)育中表達量高，在葉片中表達較高，這些基因與糖代謝和轉化密切相關，促進了辣椒葉片和花的發(fā)育[10]。【本研究切入點】以果實為產品器官的植物中糖含量及代謝轉運相關酶的研究較為深入，但關于菜心糖含量及代謝轉運酶的研究較少，糖代謝轉運分子機制仍未明確。【擬解決的關鍵問題】本試驗對菜心3個不同器官的糖（蔗糖、果糖和葡萄糖）含量進行測定，并結合轉錄組測序結果對菜心糖代謝轉運過程中的相關酶編碼基因的變化進行分析，揭示菜心不同器官糖代謝轉運的分子機理，為利用分子育種改良菜心品種，提高菜心品質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 植物材料及栽培

試驗采用晚熟菜心品種‘油綠802’為研究材料（該品種是筆者課題組前期篩選出的生理指標和營養(yǎng)指標均表現較好的品種）[11]，種子購買于廣州市農業(yè)科學研究院。種子于2019年9月15日條播于山西農業(yè)大學園藝站富含有機質土壤的塑料大棚中，期間間苗，株距12 cm×行距12 cm，并進行常規(guī)管理。

1.2 取樣

當菜心長至“齊口花”時期（主薹長度與葉片先端高度持平，有初花，達到采收標準），隨機挑選10株長勢相同的植株，取新鮮葉片、薹莖和花蕾各4 g樣品在液氮中速凍，-80 ℃保存，2 g用于轉錄組測序，剩余2 g用于糖含量測定，3次重復。

1.3 糖含量測定

1.3.1 葡萄糖和果糖的含量測定 不同器官葡萄糖和果糖的含量采用高效液相色譜法進行測定，由上海優(yōu)選生物科技有限公司完成。

檢測器選用RID，色譜柱為HILIC-NH2：250 mm×4.6 mm，0.5 μm；流動相由超純水和乙腈（Tedia，United States）組成，乙腈﹕水=80﹕20（V﹕V）；流速為1 mL?min-1，進樣量為20 μL，柱溫為30 ℃。

1.3.2 可溶性糖和蔗糖含量的測定 可溶性糖的含量測定采用蒽酮比色法[12]進行；

蔗糖含量的測定參照張志良等[13]的鹽酸-間苯二酚法，并稍作修改。取新鮮菜心葉片、薹莖和花蕾各2 g，于-80 ℃液氮中速凍，稱取0.2 g樣品于2 mL蒸餾水中磨樣，倒入10 mL刻度離心管內，95 ℃加熱10 min，10 000×離心10 min，吸取上清液100 μL，加入20 μL NaOH，沸水浴10 min，加入280 μL 30% HCl和0.1%的間苯二酚溶液80 μL，沸水浴30 min。冷卻后480 nm測定OD值，每個處理3次重復。

標準曲線制作：分別取0、20、40、60、80和100 μg?mL-1的標準溶液各100 μL，方法同上。最后繪制蔗糖濃度-OD值曲線。

1.4 轉錄組測序

轉錄組測序委托武漢邁特維爾生物科技有限公司進行。提取的RNA通過質量評估后，每個樣本約3 μg RNA構建cDNA文庫。總RNA的提取采用RNeasy Plant Mini Kit試劑盒（QIAGEN，74903），參照說明進行。使用帶有Oligo（dT）磁珠富集總RNA中的mRNA，加入fragmentation buffer將RNA打斷成短片段，用六堿基隨機引物合成第一鏈cDNA，加入緩沖液、dNTPs和DNA polymerase I合成雙鏈cDNA，利用AMPure XP beads純化雙鏈cDNA，然后進行末端修復和測序接頭連接。使用AMPure XP beads進行片段大小的選擇，通過PCR擴增構建cDNA文庫。最后用Illumina Miseq平臺對測序文庫進行測序。

測序后對每個樣品進行原始讀取，去除引物和帶接頭reads。過濾掉低質量reads，clean reads包含超過80%的堿基對和Q值≥30。clean reads以Brassica Database v1.5（http://brassicadb.org/brad/）為參考基因組，與TopHat軟件進行比對，并組裝成contigs。通過雙末端連接和間隙填充，contigs被組裝和聚類以獲得唯一的reads。通過比較已鑒定基因的數量與總reads來評估每個文庫的reads飽和度。

1.5 基因表達及差異基因的功能注釋分析

采用FPKM作為衡量轉錄本或基因表達水平的指標。利用DESeq2軟件鑒定不同器官間的差異表達基因（DEG）。使用FC≥2和FDR＜0.01作為DEG的顯著性閾值，3個不同部位進行兩兩比較，將所有差異表達基因通過GO和KEGG數據庫進行分類富集分析。

1.6 實時熒光定量PCR

隨機選取8個基因進行菜心不同器官的qRT-PCR驗證。利用在線工具Primer 3設計8個基因的特異性引物，序列見表1，用大白菜作參照，與目標基因一起擴增。RNA提取后，采用PrimeScriptTMRT Reagent Kit（TaKaRa, RR037A）試劑盒反轉錄合成cDNA，再采用TB Green? Premix Ex TaqTMII（TaKaRa, RR820A）試劑盒進行qRT-PCR，20 μL反應體系的反應條件為94 ℃5 min；94 ℃ 30 s，55 ℃ 30 s，72 ℃ 30 s，40個循環(huán)。PCR反應在ABI 7500 real-time PCR儀上操作，每個反應設置3個技術重復，相對表達水平使用2-ΔΔCT方法計算[14]。

2 結果

2.1 菜心不同器官糖含量比較

葡萄糖和果糖含量均在花蕾中最高，且顯著高于薹莖和葉片；葡萄糖含量分別為薹莖和葉片的1.30倍和1.60倍，果糖含量分別為薹莖和葉片的1.42倍和1.78倍；可溶性糖和蔗糖含量同樣在花蕾中顯著高于薹莖和葉片。因此，這些糖類均在花蕾中含量最高，其次為薹莖，葉片中含量最少（圖1）。

表1 實時熒光定量引物

不同小寫字母表示差異顯著（P＜0.05） Different lowercase letters indicate significant difference (P＜0.05)

2.2 轉錄組分析

2.2.1 菜心不同器官測序數據統(tǒng)計及評估 從菜心3個不同器官（葉片、薹莖和花蕾）的3個生物重復樣品中提取總RNA，生成cDNA文庫，采用高通量測序技術對文庫進行配對端部測序，各文庫高通量測序數據如表2所示。為保證數據的質量及后續(xù)分析的準確性，過濾掉低質量及帶接頭的reads，共獲得30.3 Gb clean data。將各文庫獲得的高質量reads與大白菜參考基因組v1.5版本數據庫（http://brassicadb.cn/）進行比對，比對率均高于88%，唯一比對到參考基因組的reads數均在85%—87%，表明比對效率較高，測序結果和所選參考基因組較可靠，可用于后續(xù)分析。

2.2.2 樣本主成分分析 對菜心3個不同器官共9個樣品進行主成分分析，如圖2所示。圖中可看出第一、第二主成分的貢獻率分別為48.28%和24.70%。圖中相同顏色的每組樣本均聚集在一起，而不同顏色的各個組均處于分散狀態(tài)，3組樣本數據被明顯區(qū)分開，表明組內差異較小，重復性較好，而組間差異顯著，葉片、薹莖和花蕾均呈現顯著差異，可進行后續(xù)基因的挖掘。

表2 各樣品測序數據評估及結果統(tǒng)計

A1/2/3：葉片1/2/3；B1/2/3：薹莖1/2/3；C1/2/3：花蕾1/2/3 A1/2/3: Leaf 1/2/3; B1/2/3: Stalk 1/2/3; C1/2/3: Bud 1/2/3

2.2.3 RT-qPCR驗證 隨機選取菜心3個不同器官的8個差異表達基因（、、、、、、和）進行實時熒光定量PCR驗證，以為內參基因對菜心3個不同器官的差異表達基因進行定量分析，驗證轉錄組測序數據的可靠性。從圖3可以看出這些基因的表達量FPKM值與相對表達水平高度一致，表明轉錄組測序質量好，數據可靠。

圖3 基因表達量RT-qPCR驗證分析

2.3 糖代謝關鍵酶編碼基因的表達分析

糖代謝和轉運過程中涉及到的關鍵調控酶包括蔗糖代謝相關酶-蔗糖磷酸合成酶（SPS）、蔗糖合成酶（SS）和蔗糖轉化酶（INV）以及轉運蛋白-蔗糖轉運蛋白（SWEET10/11/15）、果糖轉運蛋白（SWEET16/17）和葡萄糖轉運蛋白（SWEET1/2）（圖4）。

紅色字體代表糖代謝過程的相關酶 The red font represents the enzymes involved in the process of sugar metabolism

根據擬南芥糖代謝酶及轉運蛋白編碼基因，在大白菜網站中找到26個糖代謝和16個糖轉運蛋白的同源基因（表3）。這些基因在菜心3個不同器官中的表達表明，大部分糖代謝酶基因的表達量在葉片vs薹莖和葉片vs花蕾中上調，轉運基因的表達量在葉片vs薹莖和葉片vs花蕾中下調，與測得的葡萄糖和果糖的含量變化趨勢一致（圖1）。

轉錄組分析顯示，編碼SPS的基因、和在花蕾中表達量最高，其次是薹莖，葉片中的表達量最低，說明在葉片中合成的蔗糖向莖端和花蕾中輸送，導致薹莖和花蕾中蔗糖含量得到積累。編碼SS1的和在薹莖和花蕾中的表達量都高于葉片，編碼液泡蔗糖轉化酶（VINV）的、、和在葉片vs薹莖和葉片vs花蕾均上調，但在葉片、薹莖和花蕾中表達量較低。編碼細胞壁蔗糖轉化酶（CWINV）的、、和在葉片vs薹莖、葉片vs花蕾和薹莖vs花蕾中都表達上調，、在葉片和薹莖中均未表達，在花蕾中表達量上調。這些結果與菜心3個器官中蔗糖、葡萄糖和果糖的含量變化一致（圖1）。

一些調控糖代謝的酶編碼基因在3個器官中表達變化無規(guī)律。、、和編碼SPS，在薹莖和花蕾中的表達量均高于葉片，且在花蕾中表達量最高，與蔗糖含量變化趨勢相反。編碼SS的和均在薹莖中表達量最低，而、和在薹莖中表達量最高，在花蕾中表達量最低，與前兩個基因表達趨勢相反。、和在葉片vs薹莖中表達下調，在薹莖中表達量最低，在花蕾中表達量顯著升高。

編碼SWEET11的在葉片vs薹莖vs花蕾中表達下調，表明蔗糖在葉片中轉運速度較快，逐漸向莖和花蕾中運輸，使花蕾和薹莖中蔗糖含量高于葉片。編碼SWEET2的、和表達量在葉片vs薹莖和葉片vs花蕾中下調。

此外，綜合分析基因的表達趨勢，發(fā)現18個編碼糖代謝酶和轉運蛋白的基因與糖含量變化趨勢一致（、、、、、、、、、、、、、、、、和）（表3、圖1），可進一步深入研究。

表3 糖代謝相關酶的基因表達

—：無差異。下同 —: No difference. The same as below

熱圖中的藍色、白色和紅色分別代表相關系數r從低到高

2.4 糖代謝和轉運關鍵基因的挖掘

通過分析菜心3個器官的轉錄組數據，設置FDR≤0.01和Fold change≥2，對3個器官進行兩兩比較,找出77個與糖代謝和轉運相關的差異表達基因。為了篩選出與葡萄糖和果糖代謝轉運密切相關的關鍵基因，以≤0.05作為顯著閾值，將這些基因的FPKM值與糖種類及含量在基迪奧生物信息云工具平臺進行相關性分析，得到32個與葡萄糖和果糖均顯著相關的基因（圖5、表4），葉片vs薹莖、葉片vs花蕾和薹莖vs花蕾中的差異表達基因分別有16個、29個和24個，3個組合兩兩比較共有差異基因分別為14個、22個和8個，其中有7個差異基因在3個組合中共有（圖6）。32個相關基因中有14個基因與糖含量變化趨勢一致。

按照各基因編碼酶參與糖代謝途徑的先后次序，編碼SPS，和編碼SPP，在蔗糖合成過程中起關鍵作用，這些基因在花蕾和薹莖中的表達量高于葉片。、、、、和編碼CWINV，是蔗糖轉化成葡萄糖和果糖的關鍵酶。這些基因除在葉片vs花蕾、薹莖vs花蕾上調不顯著外，其余均顯著上調。

L vs S：葉vs薹；L vs B：葉vs花；S vs B：薹vs花

表4 與糖代謝密切相關的關鍵差異表達基因分析

、和編碼GLK，催化葡萄糖磷酸化，在葉片vs薹莖vs花蕾中表達下調；編碼SWEET11，主要參與蔗糖的轉運過程。在葉片中的表達量高于薹莖和花蕾；編碼轉運蛋白STP4，在葡萄糖運輸中起作用，在葉片vs薹莖vs花蕾中顯著下調表達，葉片到花蕾轉運速度逐漸變慢。

綜合18個糖代謝關鍵酶和轉運蛋白編碼基因及14個與糖含量密切相關的DEG，合并7個共有基因，總計25個基因與糖含量變化趨勢一致（圖7）。

綠色、黑色和紅色表示基因表達由低到高。藍色背景中的基因與糖含量密切相關

3 討論

3.1 糖含量與蔬菜的品質

優(yōu)良的風味和營養(yǎng)品質是菜心深受消費者喜愛的關鍵。近年來，人們尤其關注菜心的甜度和口感。蔬菜中甜度由其可溶性糖組分的種類和含量決定，而菜心同一品種不同器官的可溶性糖組分和含量有一定的差異。蔗糖在源庫之間的代謝轉運影響菜心產品器官的形成，薹莖和花蕾品質形成的關鍵在于糖在源庫間的代謝和轉運過程[15]。菜薹生長發(fā)育過程中，晚熟品種薹莖中的可溶性糖、蔗糖和果糖含量均高于葉片[16]。對遲花芥藍不同器官的營養(yǎng)成分研究發(fā)現薹莖中的可溶性糖、果糖和蔗糖含量最高，其次為葉柄和葉片[17]。以上研究表明，隨著十字花科植物花薹的發(fā)育，其各種糖組分的含量逐漸增多。本研究中菜心3個器官的可溶性糖、蔗糖、葡萄糖和果糖均表現為在花蕾中的含量依次高于薹莖和葉片，與前人的研究結果一致。

3.2 糖代謝轉運相關酶編碼基因的表達與糖含量的相關性

在蔗糖合成代謝過程中，蔗糖磷酸合成酶（SPS）、蔗糖合成酶（SS）和蔗糖轉化酶（INV）起著至關重要的作用[18]。SPS是蔗糖合成的關鍵限速酶，而SS和INV是蔗糖分解代謝的主要酶[19]，SS將蔗糖轉化為UDP-葡萄糖和果糖，INV能催化蔗糖降解為葡萄糖和果糖[20]。結合轉錄組學分析發(fā)現18個糖代謝轉運酶編碼基因的表達變化與糖含量變化一致。、和編碼SPS，SPS參與源組織的長途運輸及庫組織中蔗糖的代謝。甜高粱莖中表達量明顯高于普通高粱[21]。賈榮榮等[22]發(fā)現棉花在花中表達量較高，可能主要參與花發(fā)育。山溪等[23]發(fā)現在芽中表達量較高，在其他組織中表達量較低。本試驗中，這些基因在花蕾中表達量顯著高于薹莖和葉片，與以上研究結果相似。SS和INV在蔗糖代謝中主要起分解作用[24]。柴靜等[25]通過抑制擬南芥中的表達，轉基因植株的葡萄糖含量顯著低于野生型株系。蘇寧[26]以超表達植株為材料，發(fā)現轉基因植株中葡萄糖和果糖含量高于野生型株系。本研究中，編碼SS的和、編碼VINV的、和以及編碼CWINV的、、在薹莖和花蕾中的表達量高于葉片，導致蔗糖在花蕾中迅速分解轉化成葡萄糖和果糖，使葡萄糖和果糖含量在花蕾中積累，這就解釋了薹莖和花蕾中的葡萄糖和果糖含量高的原因。

SWEET轉運蛋白參與糖轉運的過程。SWEET10/ 11/15主要參與蔗糖和葡萄糖的轉運，SWEET16/17在果糖轉運中發(fā)揮作用，而SWEET1/2/3參與葡萄糖的轉運過程[27]。黃成等[28]發(fā)現甘蔗在根、莖、葉中均有表達，且莖、葉中表達量最高。李明[29]發(fā)現馬鈴薯在葉中特異性高表達，在花中特異性高表達。本試驗中編碼SWEET16，在花蕾中特異性高表達，與前人結果一致。和、、分別編碼SWEET11和SWEET2，這些基因在葉片和薹莖中有高表達，在花蕾中表達量較低，表明葉片中蔗糖和葡萄糖的轉運速度較快，花蕾中轉運速度較慢，使糖類在花蕾中得到積累，這就解釋了蔗糖和葡萄糖在花蕾中含量高于葉片的原因。

3.3 差異表達基因與糖含量的關系

通過分析不同器官中差異表達基因與糖種類和含量的相關性，篩選到14個與糖代謝轉運密切相關的DEG。其中和編碼SPP1，可將蔗糖-6-磷酸分解成蔗糖[30]。徐志華[31]克隆了菜用大豆的，轉的擬南芥種子蔗糖含量顯著高于野生型植株，表明SPP主要參與蔗糖合成過程。本試驗中編碼SPP1的基因在花蕾中有高表達，這可能造成花蕾中蔗糖含量的積累。、、和編碼葡萄糖激酶（GLK），該酶主要在葡萄糖代謝過程中發(fā)揮作用。洪泂等[32]在耐熱酵母中過表達可以恢復敲除后葡萄糖代謝受到的影響，HXK可以磷酸化葡萄糖[33]，FRK催化果糖磷酸化[34]，證明GLK和HXK發(fā)揮作用一致。本研究中，這些基因的表達量均在葉片vs薹莖vs花蕾中下調，己糖在花蕾中分解較少，使葡萄糖和果糖含量在薹莖和花蕾中積累。編碼轉運蛋白STP4，定位于細胞膜上，主要轉運葡萄糖和果糖等單糖[35]，這個基因在葉片中有高表達，在花蕾中表達量較低，這種趨勢解釋了花蕾中葡萄糖和果糖含量較高的原因，至于基因的轉運機制仍需進一步分析。

4 結論

菜心不同部位中可溶性糖、蔗糖、葡萄糖和果糖的含量均呈現花蕾＞薹莖＞葉片的變化趨勢，且差異顯著。通過轉錄組測序分析與糖代謝及轉運相關酶編碼基因的表達分析，發(fā)現大部分編碼糖代謝酶和轉運蛋白的基因表達與糖含量變化趨勢一致，其中18個基因完全符合。分析3個器官間的差異表達基因，鑒定到14個與糖種類相關且與3個部位糖含量變化趨勢一致的基因，推測這些基因在菜心的糖代謝和轉運過程中發(fā)揮重要作用，研究結果有助于進一步解釋菜心不同器官糖代謝轉運的分子機制。

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Comparison of Sugar Content and Expression Analysis of Genes Related to Sugar Metabolism in Different Parts of Chinese Flowering Cabbage

FENG XianJun1, WANG Li2, WANG Tong1, HOU LeiPing, LI MeiLan

1College of Horticulture，Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, Shanxi;2Modern Agricultural Industry Development Service Center, Agricultural and Rural Bureau, Zuoquan County, Zuoquan 032600, Shanxi

【Objective】Chinese flowering cabbage has become one of the most popular vegetables in southern China due to its crunchy taste and high nutritional value. The type and content of sugars are the main factors for determining the sweetness and flavour of Chinese flowering cabbage. Therefore, this paper analyzed the sugar content and the expression of genes related to sugar metabolism and transport in different organs, so as to investigate the molecular mechanisms responsible for the differences in sugar content in different organs of Chinese flowering cabbage. 【Method】In this experiment, the content of soluble sugars, sucrose, glucose and fructose in leaves, stalks and flower buds were determined by high performance liquid chromatography (HPLC). The expression of genes in leaves, stalks and buds was analyzed comprehensively and systematically by transcriptome sequencing (RNA-seq), and the differentially expressed genes (DEGs) between three different organs were identified using DESeq2 software. In addition, the expression of genes encoding enzymes involved in the sugar metabolic pathway and transport process was analyzed, and the correlation with sugar content were analyzed on OmicShare. Moreover, the expression of some genes was verified using quantitative real-time fluorescence PCR (qRT-PCR).【Result】The sugar content varied significantly among the different organs of Chinese flowering cabbage. Soluble sugars, sucrose, glucose and fructose all showed a trend of buds＞stalks＞leaves. The glucose content in flower buds was 1.3 and 1.6 times of that in stalks and leaves; the fructose content was 1.42 and 1.78 times of that in stalks and leaves, respectively. By analyzing the relation and consistency between the expression of genes coding enzymes involving in sugar metabolism and transport and content of the sugar, a total of 18 genes were screened. By analyzing the correlation and consistency of the expression of DEGs among different organs with sugar species and content, 14 DEGs were identified. By merging 7 common genes (,,,,,and), expression of 25 genes in total were consistent with the sugar content. qRT-PCR results showed that the relative expression of the eight DEGs were highly consistent with their FPKM values from RNA-seq, indicating that the sequencing results were accurate and reliable.【Conclusion】 The sugar content in the flower buds of Chinese flowering cabbage was higher than that in stalks and leaves, because the expression of genes encoding sugar synthesis-related enzymes was higher in buds than in stalks and leaves. These results laid a certain foundation for revealing the molecular mechanism of sugar metabolism and transport in different organs of Chinese flowering cabbage.

Chinese flowering cabbage; organs; sugar; RNA-seq; gene

2022-07-26；

2022-11-15

山西省重點研發(fā)計劃重點項目（201703D211001-04-01）、山西農業(yè)大學曲沃果蔬研究院項目（2021QWGS-3）

馮獻君，E-mail：643046085@qq.com。通信作者侯雷平，E-mail：sxndhlp@126.com。通信作者李梅蘭，E-mail：15935485975@163.com

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.010

（責任編輯 趙伶俐）