轉(zhuǎn)錄組學(xué)在果蔬采后衰老生物學(xué)中的研究進(jìn)展

王金花，郜海燕，許晴晴，穆宏磊，葛林梅，宋麗麗*

（1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品科學(xué)研究所浙江省果蔬保鮮與加工技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州 310021；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇南京 210095）

轉(zhuǎn)錄組學(xué)在果蔬采后衰老生物學(xué)中的研究進(jìn)展

王金花1，2，郜海燕1，許晴晴1，2，穆宏磊1，葛林梅1，宋麗麗1*

（1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品科學(xué)研究所浙江省果蔬保鮮與加工技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州 310021；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇南京 210095）

采后衰老是制約果蔬貯藏保鮮的重要因素。利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)，可以從轉(zhuǎn)錄組水平上揭示果蔬成熟衰老的分子機(jī)理。本文綜述了主要的轉(zhuǎn)錄組學(xué)平臺(tái)的技術(shù)特點(diǎn)、方法以及轉(zhuǎn)錄組學(xué)在果蔬采后研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹了轉(zhuǎn)錄組學(xué)在番茄、桃、西藍(lán)花和越橘等果蔬采后衰老生物學(xué)研究中的進(jìn)展，分析了目前應(yīng)用中存在的問題，并展望了轉(zhuǎn)錄組學(xué)在果蔬采后生物學(xué)研究中的發(fā)展前景。

轉(zhuǎn)錄組學(xué)；果蔬；衰老；貯藏保鮮

果蔬采收后極易衰老、腐爛，品質(zhì)下降很快，成為限制果蔬產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年有20%～40%的新鮮果蔬產(chǎn)品在采后腐爛，據(jù)估計(jì)經(jīng)濟(jì)損失超過1000億元［1］。利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)手段深入揭示果實(shí)成熟衰老的本質(zhì)，有助于今后通過人工方法調(diào)控果蔬產(chǎn)品采后的衰老過程，從而延長果蔬保鮮期。迄今為止，已有50多篇涉及果蔬采后衰老過程的轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究文章發(fā)表，這些研究從番茄［2-3］、西蘭花［4］、桃［5］、越橘［6］等果蔬中鑒定了大量的衰老相關(guān)基因，加深了人們對(duì)果蔬衰老的認(rèn)識(shí)。隨著RNA高通量測序技術(shù)［7］在轉(zhuǎn)錄組學(xué)上的應(yīng)用和發(fā)展，果蔬采后分子生物學(xué)的研究將迎來新的機(jī)遇。

1 轉(zhuǎn)錄組學(xué)的定義及其研究意義

轉(zhuǎn)錄組學(xué)由Velculescu等［8］于1997年首次提出。目前轉(zhuǎn)錄組的定義可分為廣義和狹義2種，廣義的轉(zhuǎn)錄組是指某一生理狀態(tài)下，細(xì)胞內(nèi)所有轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的集合；狹義的轉(zhuǎn)錄組是指所有的mRNA集合［9］。作為一種整體的研究方法，轉(zhuǎn)錄組學(xué)不再遵循單個(gè)基因的研究模式，而是將分子生物學(xué)的研究帶入了一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)代［10］。

轉(zhuǎn)錄組的研究具有重要意義。首先，轉(zhuǎn)錄組是連接基因組的遺傳信息與蛋白質(zhì)的紐帶，轉(zhuǎn)錄組水平的信息調(diào)控是目前已知的最重要也最為廣泛的生物調(diào)節(jié)方式之一［11］。其次，轉(zhuǎn)錄組與基因組不同，基因組具有靜態(tài)實(shí)體的特點(diǎn)，而轉(zhuǎn)錄組同時(shí)受內(nèi)源和外源因子的調(diào)控，是物種特有的基因組和外部物理特征（如采后果實(shí)1-MCP熏蒸、氣調(diào)處理等）的動(dòng)態(tài)聯(lián)系。轉(zhuǎn)錄組反映的是生物的特定器官、組織在特定的發(fā)育、生理狀態(tài)下所有基因的表達(dá)水平，因此，可以用轉(zhuǎn)錄組來比較不同組織或不同生理?xiàng)l件下基因水平的表達(dá)差異，從而研究生理功能相關(guān)的基因［12］。再者，作為一種整體的研究方法，轉(zhuǎn)錄組可以提供特定狀態(tài)下特定細(xì)胞、組織的全部表達(dá)信息，再與生物體的基因組對(duì)比，從而推測一些未知基因的功能，并進(jìn)一步揭示其調(diào)節(jié)因子的作用機(jī)制。李瀅等［13］利用454測序技術(shù)對(duì)西洋參的根組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，并通過real-timePCR等實(shí)驗(yàn)對(duì)測序結(jié)果進(jìn)行組織特異性表達(dá)分析驗(yàn)證，確定了與人參皂苷合成途徑最相關(guān)的1個(gè)P450基因與4個(gè)UDP基因。

2 轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究的主要技術(shù)方法及其原理

轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究技術(shù)主要可分為4類：基于雜交技術(shù)的DNA微陣列（DNAmicroarray）技術(shù)和DNA宏陣列（DNAmacroarray）技術(shù)，基于PCR技術(shù)的cDNA擴(kuò)增限制性片段長度多態(tài)性技術(shù)（cDNA-amplifiedfragmentlengthpolymorphism，cDNA-AFLP），基于標(biāo)簽的基因表達(dá)系列分析技術(shù)（serialanalysisofgeneexpression，SAGE）和大規(guī)模平行測序技術(shù)（massivelyparallelsignature sequencing，MPSS），以及基于直接測序的高通量RNA測序（RNA-sequencing，RNA-Seq）。

2.1 基于雜交的轉(zhuǎn)錄組技術(shù)

DNA微陣列，又稱為DNA芯片，采用寡核苷酸原位合成等手段，將數(shù)以萬計(jì)的cDNA、ESTs等DNA片段有序地固定在硅片、玻璃等表面，從而產(chǎn)生DNA探針陣列，然后與帶有熒光或同位素標(biāo)記的生物樣品進(jìn)行雜交，通過激光共聚焦顯微鏡檢測雜交信號(hào)，依據(jù)探針位置、序列及雜交信號(hào)強(qiáng)弱來分析待檢測基因的表達(dá)情況［14］。基因芯片可用于發(fā)現(xiàn)新基因，進(jìn)行基因的表達(dá)情況分析及快速檢測轉(zhuǎn)基因植株等方面。Maruyama等［15］利用基因芯片技術(shù)對(duì)冷脅迫條件下轉(zhuǎn)基因擬南芥過表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子DREB1A下游基因表達(dá)情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)38個(gè)基因，其中20個(gè)屬未知基因，并且這些基因所編碼的蛋白大部分都具有抗脅迫功能。Darrigues等［16］基于公共數(shù)據(jù)庫中的ESTs序列開發(fā)SNP標(biāo)記，制備芯片與目標(biāo)cDNA雜交，發(fā)現(xiàn)1296個(gè)潛在SNP位點(diǎn)中有99個(gè)可用于分子標(biāo)記檢測番茄顏色、營養(yǎng)相關(guān)的基因表達(dá)。

DNA宏陣列的技術(shù)原理及流程和DNA微陣列相似，不同點(diǎn)在于，DNA宏陣列技術(shù)是將基因片段以低密度固定在尼龍膜上，形成DNA宏陣列。其中由于DNA片段的低密度特征，DNA宏陣列技術(shù)的檢測量明顯低于DNA微陣列技術(shù)。但其不受儀器條件的制約，在普通實(shí)驗(yàn)室即可進(jìn)行操作。將DNA操作技術(shù)與抑制性消減雜交技術(shù)結(jié)合，可以用來篩選和鑒定差異基因。

2.2 基于PCR技術(shù)的cDNA擴(kuò)增限制性片段長度多態(tài)性技術(shù)

cDNA-AFLP是將RT-PCR和AFLP技術(shù)結(jié)合的一種技術(shù)。主要用來分析基因轉(zhuǎn)錄水平的表達(dá)差異［17］。其技術(shù)原理為，提取RNA后，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下經(jīng)反轉(zhuǎn)錄合成1條cDNA，合成的cDNARNA雜交體系中的RNA被RNA酶H切割，形成切開和缺口，RNA片段就作為引物在DNA聚合酶Ⅰ的作用下合成cDNA第2條鏈，缺口被連接酶封閉。然后用特定的2種限制性酶酶切，酶切后加上人工接頭，再用引物進(jìn)行預(yù)擴(kuò)增和選擇性擴(kuò)增，最后利用大型聚丙烯酰胺凝膠電泳來顯示具有差異性的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。cDNA-AFLP具有可以全面獲取轉(zhuǎn)錄組的表達(dá)信息［18-19］，重復(fù)性好、假陽性低［20-21］，幾乎所有的表達(dá)基因都可用其檢測，能準(zhǔn)確反映基因之間表達(dá)量的差別等優(yōu)點(diǎn)。雖然cDNA-AFLP是研究基因表達(dá)模式的有效工具，但其在應(yīng)用中也存在一定的局限性。一方面，并不是所有的轉(zhuǎn)錄片段都具有2個(gè)限制性內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)，因此通過cDNA-AFLP技術(shù)獲得的表達(dá)序列不全面。另一方面，cDNA-AFLP技術(shù)流程比較繁瑣，耗時(shí)較長，且熒光標(biāo)記引物顯示技術(shù)費(fèi)用較高。

2.3 基于標(biāo)簽的基因表達(dá)系列分析技術(shù)和大規(guī)模

平行測序技術(shù)

SAGE和MPSS是基于Sanger測序法的一種定量高通量基因表達(dá)分析技術(shù)。SAGE最初由Wiiiliams［22］在1995年研究酵母基因組基因中首次提出并運(yùn)用。SAGE是用轉(zhuǎn)錄本3′末端特定位置的單一序列作為序列標(biāo)簽，利用酶切分離轉(zhuǎn)錄本的序列標(biāo)簽，接著再將這些序列連接，最后對(duì)連接體進(jìn)行克隆和測序，根據(jù)序列標(biāo)簽的出現(xiàn)次數(shù)來估計(jì)基因的表達(dá)量。由于每個(gè)測序克隆中都含有幾十個(gè)特定的序列標(biāo)簽，因此SAGE的單位測序成本獲得的信息量高，其中大多數(shù)為低豐度的轉(zhuǎn)錄本［23］。因此，SAGE可用于尋找一些低豐度的轉(zhuǎn)錄物，從而最大限度地收集基因組的基因表達(dá)信息。SAGE還可用于定量比較特定狀態(tài)下的基因表達(dá)，尋找新基因［24-25］。但SAGE文庫的構(gòu)建技術(shù)要求高，技術(shù)流程比較復(fù)雜，需要的樣本量多，同時(shí)由于單條特定短序列標(biāo)簽所攜帶的基因信息少，不適宜一些遺傳信息缺乏的生物體的轉(zhuǎn)錄組研究。Poroyko等［26］利用SAGE技術(shù)研究了玉米根的轉(zhuǎn)錄譜，從SAGE標(biāo)簽中檢測到14850個(gè)基因的表達(dá)，其中47%都不能從現(xiàn)有的cDNA或基因數(shù)據(jù)庫中找到，體現(xiàn)了SAGE技術(shù)具有良好的發(fā)現(xiàn)新基因的能力和分析基因表達(dá)的能力。Chakravarthy等［27］用SAGE技術(shù)對(duì)擬南芥和番茄中基因的表達(dá)情況進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)了其中轉(zhuǎn)錄因子Pti4調(diào)控了50個(gè)與防御相關(guān)基因的表達(dá)，且表達(dá)豐度較高。

MPSS是Brenner等［28］于2000年創(chuàng)建，并由美國lynex公司將其商品化的一種測序技術(shù)。MPSS是對(duì)SAGE的改進(jìn)，能在較短的時(shí)間內(nèi)檢測出特定細(xì)胞或組織內(nèi)在特定狀態(tài)下全部基因的表達(dá)情況，是功能基因組研究的有效工具。其技術(shù)原理是一個(gè)特定標(biāo)簽序列含有能夠特異性識(shí)別轉(zhuǎn)錄子的信息，當(dāng)標(biāo)簽序列連接到長的連續(xù)分子上后，就可以通過序列標(biāo)簽在樣品中的拷貝數(shù)來計(jì)算該標(biāo)簽序列相對(duì)應(yīng)的基因表達(dá)水平。MPSS技術(shù)能測定出樣本中幾乎所有表達(dá)的基因，且無需事先知道基因序列，因此適用于所有生物體。然而該技術(shù)和基因芯片技術(shù)一樣，需要昂貴的硬件和配套軟件協(xié)同運(yùn)作［29］。

2.4 高通量RNA測序

Sanger測序是以末端終止法為核心的一種化學(xué)測序法，是傳統(tǒng)的一代測序法的基礎(chǔ)。通過不斷地探索和改良，作為更加快速、準(zhǔn)確性更高、并且成本更低的新一代高通量測序技術(shù)被成功開發(fā)［30-31］。研究人員將高通量測序技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)錄組分析，繼而開發(fā)出RNA測序技術(shù)，使能夠在全基因組范圍內(nèi)檢測基因表達(dá)情況，進(jìn)行差異基因篩選分析。

在開展RNA-Seq時(shí)，需首先獲得細(xì)胞總RNA，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，對(duì)RNA樣品進(jìn)行處理。處理好的RNA再進(jìn)行片段化，反轉(zhuǎn)錄形成cDNA，獲得cDNA文庫，然后在cDNA片段的兩端接上接頭，最后用新一代高通量測序技術(shù)依次進(jìn)行測序。Li等［32］利用高通量轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)對(duì)玉米葉片轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在玉米的不同發(fā)育階段約有64%的基因發(fā)生了差異性表達(dá)。郝大程等［33］對(duì)中藥植物虎杖的根進(jìn)行了solexa高通量轉(zhuǎn)錄組測序，對(duì)所得短讀序列進(jìn)行組裝注釋，得到86418個(gè)unigene，其中參與甲羥戊酸生物合成的有12個(gè)，參與莽草酸的生物合成的有60個(gè)，參與白蔡蘆醇合成的有54個(gè)。這些基因都可能參與了藥用活性物質(zhì)的生物合成，為進(jìn)一步利用基因工程的手段提高虎杖有效成分的含量奠定基礎(chǔ)。

RNA-Seq具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，通量更高。運(yùn)用第2代測序平臺(tái)可得到幾個(gè)到幾百億個(gè)堿基序列，因此可以達(dá)到覆蓋整個(gè)轉(zhuǎn)錄組的要求。第二，數(shù)字化信號(hào)。直接測定每個(gè)轉(zhuǎn)錄本片段序列，單核苷酸分辨率的精確度，同時(shí)不存在傳統(tǒng)微陣列雜交的熒光模擬信號(hào)帶來的交叉反應(yīng)和背景噪音問題。第三，不受物種限制。RNA-Seq技術(shù)無需預(yù)先設(shè)計(jì)特異性探針，因此無需了解物種基因信息，能夠直接對(duì)任何物種進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析?？捎糜跈z測未知基因，發(fā)現(xiàn)新的轉(zhuǎn)錄本，并精確地識(shí)別可變剪切位點(diǎn)及cSNP、UTR區(qū)域。第四，高靈敏度。能夠檢測到細(xì)胞中少至幾個(gè)拷貝的稀有轉(zhuǎn)錄本。由于RNA-seq相對(duì)于傳統(tǒng)的測序方法具有明顯的優(yōu)勢，所以被廣泛運(yùn)用到差異基因表達(dá)分析、新轉(zhuǎn)錄本發(fā)現(xiàn)、可變剪切研究等方面［8］。并且隨著技術(shù)進(jìn)步，成本不斷降低，其應(yīng)用也越來越廣泛。近年來，對(duì)于測序結(jié)果進(jìn)行分析的軟件也越來越豐富，RNA-seq技術(shù)將會(huì)獲得更大的普及。

3 轉(zhuǎn)錄組學(xué)在果蔬采后衰老研究中的應(yīng)用

轉(zhuǎn)錄組在果蔬采后研究上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在對(duì)果蔬基因轉(zhuǎn)錄組水平的研究，包括不同樣本間的基因差異表達(dá)、基因表達(dá)量等。將轉(zhuǎn)錄組學(xué)應(yīng)用到果蔬采后研究主要有以下幾個(gè)目的：第一，建立采后果蔬不同時(shí)期轉(zhuǎn)錄組學(xué)的RNA指紋圖譜，闡明果蔬采后衰老的分子調(diào)控機(jī)制。第二，通過特定的表達(dá)圖譜對(duì)果蔬組織貯藏特定階段或經(jīng)過特殊處理的基因表達(dá)情況進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而為研究果蔬采后保鮮機(jī)理及篩選保鮮方式奠定基礎(chǔ)。第三，對(duì)已知的基因功能進(jìn)行注釋，發(fā)現(xiàn)新基因，篩選參與果蔬采后代謝合成途徑的基因，探究果蔬中重要的營養(yǎng)或功能物質(zhì)的合成機(jī)制。

3.1 果蔬采后衰老的分子調(diào)控機(jī)制研究

采后衰老是制約果蔬貯藏保鮮的重要因素，果蔬采后雖然已脫離母體，但仍是一個(gè)有生命的生物體，會(huì)經(jīng)歷一系列生理變化。了解采后衰老變化對(duì)果蔬貯藏保鮮新技術(shù)的開發(fā)以及延長的貯藏保鮮期非常重要。目前，果蔬采后衰老的研究大多停留在呼吸生理、化學(xué)物質(zhì)代謝等生理生化水平上，而果蔬采后的成熟、衰老涉及一系列基因的表達(dá)與調(diào)控。通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究技術(shù)，可以建立采后果蔬不同時(shí)期轉(zhuǎn)錄組學(xué)的RNA指紋圖譜，闡明果蔬采后生理的分子調(diào)控機(jī)制，為探究各種保鮮方式的保鮮機(jī)理、篩選耐貯藏果實(shí)以及利用生物工程技術(shù)開發(fā)耐貯藏果蔬等提供理論基礎(chǔ)。

Trainotti等［5］為了整體研究果實(shí)成熟過程中呼吸躍變過程，用桃的基因芯片μPEACH1.0來分析其基因的表達(dá)情況。微陣列雜交表明，在桃果實(shí)呼吸躍變這一過程中，有267個(gè)基因上調(diào)，109個(gè)基因發(fā)生下調(diào)。考慮到細(xì)胞定位，其中顯著上調(diào)和下調(diào)的基因產(chǎn)物分別屬于細(xì)胞壁和葉綠體物質(zhì)。根據(jù)分子功能和生物過程進(jìn)行分類，上調(diào)最明顯的基因是編碼參與乙烯合成的轉(zhuǎn)錄因子和酶的基因。Hunter等［4］用微陣列分析技術(shù)研究了采后西蘭花處于失水脅迫下其基因表達(dá)的情況。用擬南芥的基因組進(jìn)行跨物種微陣列分析，發(fā)現(xiàn)西蘭花組織采后0～48h內(nèi)有431個(gè)基因的表達(dá)發(fā)生改變。試驗(yàn)表明，采后組織中糖代謝和失水脅迫分子水平并不是簡單的累加效應(yīng)，而是表現(xiàn)出一種可能的交互作用。

3.2 采后果蔬經(jīng)特殊處理后基因表達(dá)情況分析

生物個(gè)體具有基因差異表達(dá)的個(gè)性，即基因的表達(dá)不僅受生物體內(nèi)在機(jī)制的調(diào)控，也受外界環(huán)境因素的影響，表現(xiàn)為生物個(gè)體的不同階段、不同組織、不同條件和不同生理狀態(tài)下，基因表達(dá)不同。轉(zhuǎn)錄組代表細(xì)胞或組織內(nèi)全部的RNA轉(zhuǎn)錄本，不僅可以反映不同生命階段、不同組織類型及不同生理狀態(tài)的基因表達(dá)，還可以顯示不同環(huán)境、不同處理?xiàng)l件下表達(dá)的基因。果蔬采后保鮮方法是通過改變果蔬外界環(huán)境因素，如貯藏溫度、保鮮劑作用、氣調(diào)、輻照等，來保持果蔬采后品質(zhì)，延緩衰老進(jìn)程。果蔬采后不同的保鮮處理伴隨著不同基因的選擇性開啟和關(guān)閉，不同基因的上調(diào)和下調(diào)。利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)可以有效地分析果蔬不同處理間的基因表達(dá)差異，深入掌握保鮮方式的作用機(jī)理。利用EST技術(shù)構(gòu)建并分析冷藏與正常成熟桃果實(shí)轉(zhuǎn)錄圖譜，發(fā)現(xiàn)197個(gè)重疊群中至少有1個(gè)在轉(zhuǎn)錄水平上存在顯著差異，基因表達(dá)圖譜進(jìn)一步指出這197個(gè)重疊群可以分為13組，各組在2種采后貯藏狀態(tài)下轉(zhuǎn)錄水平各有差異［34］。Crifò等［35］用抑制性消減雜交對(duì)低溫放置的紅橙進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，轉(zhuǎn)錄水平表達(dá)量增強(qiáng)的基因主要涉及細(xì)胞氧化損傷、滲透調(diào)節(jié)過程及脂類去飽和相關(guān)的防御機(jī)制，一些參與初級(jí)、次級(jí)代謝過程的ESTs表達(dá)量也增大。研究還表明，低溫能誘導(dǎo)黃酮類物質(zhì)合成的增加，包括花色苷和代謝過程中供體的合成。利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法探究桃低溫貯藏過程中香味物質(zhì)及基因表達(dá)的變化發(fā)現(xiàn)，果實(shí)遇到冷害后芳香類物質(zhì)減少是由基因PpLOX1，PpLOX3和PpAAT1表達(dá)發(fā)生改變?cè)斐傻模?6］。短波紫外線照射番茄后，用Affymetrix基因芯片技術(shù)分析其基因表達(dá)圖譜的情況，結(jié)果表明，5077個(gè)基因發(fā)生變化，2529個(gè)基因上調(diào)，2548個(gè)基因下調(diào)。其中上調(diào)基因包括信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞壁代謝相關(guān)基因等，下調(diào)基因包括初級(jí)代謝及乙烯相關(guān)基因等，這為研究揭示采后短波紫外線照射番茄如何誘導(dǎo)其抗性反應(yīng)，從而抑制乙烯合成，進(jìn)而延長番茄的采后貨架期的分子機(jī)制奠定了基礎(chǔ)［2］。Mayuoni等［37］利用Affymetrix的柑橘基因芯片對(duì)柑橘果肉全基因轉(zhuǎn)錄圖譜進(jìn)行分析，以探究乙烯對(duì)果肉的影響，結(jié)果表明，乙烯會(huì)加速與糖代謝、氨基酸代謝、次級(jí)代謝及生長激素代謝相關(guān)基因的表達(dá)。

3.3 分離果蔬采后特定的表達(dá)基因

隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)在果蔬研究中的廣泛應(yīng)用，越來越多的果蔬性狀被標(biāo)記，一些重要的營養(yǎng)、功能成分的合成途徑也得到深入研究，其中，轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究技術(shù)發(fā)揮了重要作用。利用該技術(shù)，可以從果蔬中篩選到一些與營養(yǎng)、功能成分合成相關(guān)的基因，未來有望通過改造這些成分合成途徑中重要基因的活性來調(diào)控其含量。

李曉艷等［6］采用高通量測序技術(shù)研究越橘果實(shí)轉(zhuǎn)錄組，篩選出92條可能編碼參與黃酮類化合物合成的14個(gè)酶的DEGs，克隆出花色素合酶的基因序列，為進(jìn)一步研究花色苷的合成途徑及調(diào)控機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。李瀅等［13］利用454高通量測序技術(shù)對(duì)丹參進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，通過分析其基因表達(dá)圖譜，挖掘功能基因，獲得46722個(gè)EST，與數(shù)據(jù)庫序列合并拼接后，獲得18235條unigene，其中27條序列可能參與丹參酮的合成，29條可能參與丹酚酸的合成。王曉光等［3］將均一化的mRNA反轉(zhuǎn)錄獲得cDNA，然后通過與載體重組、轉(zhuǎn)化等過程建立均一化cDNA沉默文庫，通過一系列的篩選成功獲得了番茄紅素合成相關(guān)的PDS基因。

4 問題與展望

4.1 果蔬采后衰老轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究存在的主要問題

雖在果蔬采后生理生化、保鮮方法等方面已開展了廣泛的研究，但深入到分子水平的研究卻比較少，特別是對(duì)于一些基因組學(xué)起步較晚的果蔬，遺傳信息比較薄弱，基因組背景研究幾近空白。因此，如何為果蔬采后衰老研究建立一套完整的研究思路，加快果蔬采后分子水平的深入研究是當(dāng)前果蔬采后研究面臨的重要問題。

新一代測序技術(shù)的發(fā)展為果蔬采后轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究提供了新的技術(shù)手段，但目前在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨2個(gè)重要問題。一是生物信息學(xué)分析十分復(fù)雜，特別是對(duì)于缺少參考基因組信息的果蔬，不能進(jìn)行測序讀段的基因組定位及基因注釋，解讀和分析測序產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)量比較困難，需要借助一系列的生物信息學(xué)手段來解讀這些數(shù)據(jù)，這些海量的生物信息數(shù)據(jù)也為生物信息學(xué)帶來了很大挑戰(zhàn)。二是高通量測序依賴于非常昂貴的測序設(shè)備，轉(zhuǎn)錄組測序成本很高。同時(shí)，轉(zhuǎn)錄組學(xué)也有其自身的局限性。轉(zhuǎn)錄豐度與基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物含量或者其活性之間沒有必然的關(guān)聯(lián)，因此應(yīng)慎重用轉(zhuǎn)錄組學(xué)的數(shù)據(jù)解釋果蔬采后生物學(xué)。最好結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)的研究結(jié)果來分析果蔬采后的生物變化。

4.2 前景展望

果蔬采后衰老分子生物學(xué)的進(jìn)步依賴于技術(shù)的進(jìn)步。現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，特別是新一代高通量測序等轉(zhuǎn)錄組研究方法的廣泛應(yīng)用，必將對(duì)果蔬采后分子生物學(xué)的發(fā)展帶來新的契機(jī)。此外，轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)以及代謝組學(xué)的結(jié)合將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)果蔬采后衰老分子機(jī)制研究的深入。

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（責(zé)任編輯：高 峻）

S609文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：0528-9017（2014）07-1067-05

文獻(xiàn)著錄格式：王金花，郜海燕，許晴晴，等.轉(zhuǎn)錄組學(xué)在果蔬采后衰老生物學(xué)的中的研究進(jìn)展［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（7）：1067-1072.

2014-03-11

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（2013CB127103）

王金花（1989-），女，山東臨沂人，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工與綜合利用。E-mail：kekajinzi@163.com。

宋麗麗。