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    枸杞實(shí)時(shí)熒光定量RT-qPCR內(nèi)參基因篩選與驗(yàn)證

    2023-06-04 11:03:44李浩霞黃穩(wěn)娥柳西寧朱馨蕾任曉月安巍周軍趙建華
    江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2023年9期
    關(guān)鍵詞:實(shí)時(shí)熒光定量PCR定量分析枸杞

    李浩霞 黃穩(wěn)娥 柳西寧 朱馨蕾 任曉月 安巍 周軍 趙建華

    摘要:以9種不同基因型枸杞的不同組織(莖、葉、花、果)和不同發(fā)育期(FS1~FS5)的果實(shí)為試材,選取Act-1/Act-3、Ef1a、Gapdh、H3b、Acx4、Pp2a、Rh37、Samc、Tub為候選內(nèi)參基因,利用實(shí)時(shí)熒光定量技術(shù)(RT-qPCR)檢測(cè)了9個(gè)候選基因在不同基因型枸杞的不同組織和不同發(fā)育階段果實(shí)中的表達(dá)水平。并采用geNorm、NormFinder、BestKeeper、Delta Ct、RefFinder分析方法,評(píng)估候選內(nèi)參基因的表達(dá)穩(wěn)定性,并選擇Beat基因驗(yàn)證內(nèi)參基因。結(jié)果表明,Ef1a為不同基因型枸杞的不同組織和5個(gè)發(fā)育時(shí)期果實(shí)中表達(dá)較穩(wěn)定的內(nèi)參基因,Gapdh為表達(dá)最不穩(wěn)定的內(nèi)參基因;在寧夏枸杞中表達(dá)最穩(wěn)定的內(nèi)參基因?yàn)镽h37,其次為Ef1a。進(jìn)一步采用Beat基因?qū)Σ煌蛐丸坭降牟煌M織(莖、葉、花、果)和5個(gè)發(fā)育時(shí)期果實(shí)中的表達(dá)模式進(jìn)行驗(yàn)證,表明Ef1a、Act-1基因可作為枸杞穩(wěn)定的內(nèi)參基因。

    關(guān)鍵詞:枸杞;內(nèi)參基因;實(shí)時(shí)熒光定量PCR;定量分析

    中圖分類號(hào):S567.1+90.1??文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A??文章編號(hào):1002-1302(2023)09-0041-11

    基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào):32060359);寧夏自然科學(xué)創(chuàng)新群體基金(編號(hào):2021AAC01001);寧夏回族自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(編號(hào):2021BEF02002);寧夏經(jīng)濟(jì)林遺傳改良創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(編號(hào):2022QCXTD04)。

    作者簡(jiǎn)介:李浩霞(1977—),女,甘肅景泰人,副研究員,主要從事旱作農(nóng)業(yè)和栽培生理研究。E-mail:lihaoxia0943@163.com。

    通信作者:趙建華,博士,副研究員,主要從事林木遺傳改良與功能基因組學(xué)研究。E-mail:zhaojianhua0943@163.com。

    枸杞(Lycium)是茄科(Solanaceae)枸杞屬(Lycium Linn.)多年生植物,具有抗旱、抗寒、耐鹽堿等特性,是改良土壤的先鋒樹(shù)種[1-3]。我國(guó)枸杞資源較為豐富。近年來(lái),寧夏農(nóng)林科學(xué)院收集有國(guó)內(nèi)外枸杞屬10個(gè)種、3個(gè)變種以及特異性種質(zhì)資源 2 000 余份,活體保存20 000余株[4-5]。寧夏枸杞(Lycium barbarum L.)是我國(guó)藥典收錄的唯一枸杞屬植物[6]。研究表明,枸杞多糖、甜菜堿、類胡蘿卜素、黃酮等是枸杞子中重要的功效物質(zhì),具有促進(jìn)免疫、降低血糖、抗氧化、延緩衰老等生物活性[7-9]。近年來(lái)從枸杞子中分離鑒定出枸杞亞精胺A-O,是一種具有抗阿爾茨海默病、抗氧化、抗衰老和神經(jīng)保護(hù)作用的生物活性成分[10-12]。目前,枸杞的研究報(bào)道主要集中于栽培育種、資源化利用、營(yíng)養(yǎng)活性成分研究[13]、生理及藥理作用[7-9]和逆境條件下的響應(yīng)機(jī)制[14-15]等方面。在功能基因組層面上的研究較少,僅有少量枸杞基因功能和基因表達(dá)模式分析的報(bào)道。關(guān)于枸杞內(nèi)參基因篩選的報(bào)道的研究材料多用黑果和寧杞1號(hào)[16-18]。目前尚未見(jiàn)有關(guān)不同基因型枸杞內(nèi)參基因篩選的報(bào)道。

    實(shí)時(shí)熒光定量PCR(real-time quantitative PCR,RT-qPCR)技術(shù)是在PCR反應(yīng)體系中加入熒光作為熒光探針,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PCR反應(yīng)進(jìn)程熒光信號(hào)積累,并通過(guò)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算待測(cè)樣本相對(duì)表達(dá)量的一種技術(shù)[19]。它具有靈敏度高、重復(fù)性好、可檢測(cè)大量樣本且比常規(guī)RT-PCR檢出率高等優(yōu)勢(shì)[20-21],廣泛應(yīng)用于基因表達(dá)水平的分析。但在試驗(yàn)操作過(guò)程中,RNA的質(zhì)量和濃度、cDNA的逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程、PCR的擴(kuò)增程序和條件等都會(huì)影響定量結(jié)果[22]。通常需要選取好的內(nèi)參基因,為目標(biāo)基因的表達(dá)量提供科學(xué)參照標(biāo)準(zhǔn)。在植物的RT-qPCR分析中,內(nèi)參基因包括肌動(dòng)蛋白基因Actin(Act-1/Act-3)、18S核糖(18S rRNA)、3-磷酸甘油醛脫氫酶基因(GAPDH)、轉(zhuǎn)錄延伸因子基因(Ef1a)、多聚泛素酶基因(UBQ)、α微管和β微管蛋白基因(TUA、TUB)、 組蛋白H3b基因(H3b)、4-酰基輔酶A過(guò)氧化物酶基因(Acx4)、絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶基因(Pp2a)、DEAD-box RNA解旋酶基因(Rh37)、S-腺苷甲硫氨酸合酶基因(Samc)以及親環(huán)蛋白基因(CYP) 等[16-18,23]。在植物內(nèi)參基因的研究中,內(nèi)參基因在不同材料、組織、發(fā)育時(shí)期和試驗(yàn)條件下的表達(dá)穩(wěn)定性存在差異。在小麥中,內(nèi)參基因Ef1a表達(dá)穩(wěn)定性較好[24]。但在番茄的葉片和根組織中卻發(fā)現(xiàn),Ef1a的表達(dá)量表現(xiàn)出高度的可變性[25]。趙藝蕊等以山核桃的不同組織及不同試驗(yàn)處理為研究對(duì)象,發(fā)現(xiàn)山核桃不同組織和處理間的最適內(nèi)參基因存在差異[26]。張芷睿等利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)對(duì)大豆不同發(fā)育時(shí)期的18個(gè)組織樣本進(jìn)行內(nèi)參基因研究,發(fā)現(xiàn)出苗期、第1張三葉期、始花期、初莢期的內(nèi)參基因各不相同[27]。周琳等在彩色馬蹄蓮的不同品種和組織中也發(fā)現(xiàn)最適內(nèi)參基因是不同的[28]。楊陽(yáng)等則發(fā)現(xiàn),在不同發(fā)育階段和逆境條件下篩選出的多花黃精塊莖的適宜內(nèi)參基因存在差異[29]。因此,對(duì)于不同植物材料和組織,需根據(jù)具體的試驗(yàn)要求,對(duì)內(nèi)參基因進(jìn)行穩(wěn)定性篩選和驗(yàn)證,以確保試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

    本研究以9個(gè)不同基因型枸杞為試驗(yàn)材料,選取Act-1/Act-3、Ef1a、Gapdh、H3b、Acx4、Pp2a、Rh37、Samc、Tub共9個(gè)候選內(nèi)參基因,以枸杞的不同組織和果實(shí)的不同發(fā)育階段為測(cè)試樣本,分析這些基因的表達(dá)穩(wěn)定性,并通過(guò)分析影響枸杞花香主要物質(zhì)——乙酸芐酯合成的苯甲醇乙酰基轉(zhuǎn)移酶(Acetyl-CoA:benzylalcohol acetyltransferase,BEAT)基因[30]的表達(dá)量,進(jìn)一步驗(yàn)證9個(gè)內(nèi)參基因的穩(wěn)定性。

    1?材料與方法

    1.1?材料

    1.1.1?供試枸杞品種及信息?供試枸杞的品種為寧杞1號(hào)、寧杞7號(hào)、北方、寧夏黃果、黑果、中國(guó)、昌吉、蒙杞1號(hào)、白花,均來(lái)自寧夏農(nóng)林科學(xué)院枸杞科學(xué)研究所國(guó)家枸杞種質(zhì)資源圃(38°380′N,106°9′E,海拔1 100 m),樹(shù)齡8年,于2021年6—7月盛果期,每個(gè)品種分別選取3棵無(wú)性植株的新枝莖(S)、葉片(L)、未開(kāi)放或剛開(kāi)放的花(F)及5個(gè)發(fā)育階段(FS1~FS5)的果實(shí),采集樣品后速凍于-80 ℃的液氮中,材料信息詳見(jiàn)表1。果實(shí)5個(gè)發(fā)育階段分別為開(kāi)花后9~12 d(FS1)、14~19 d(FS2)、20~26 d(FS3)、30~37 d(FS4)、34~45 d(FS5)。

    1.2.1?儀器設(shè)備與試劑?離心機(jī),Centrifuge 5424,德國(guó)艾本德股份公司;熒光定量PCR儀,CFX96TM Real-Time System C1000 TouchTM Thermal Cycler,美國(guó) Bio-Rad 公司;超微量紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),NanoPhotometer N60 Mobile,Implen公司; 超低溫冰箱,DW-HL340,中科美菱低溫科技股份有限公司;電泳儀,DYY-11型,北京六一生物科技有限公司;凝膠成像儀,Gel DocxR+,美國(guó)Bio-Rad公司;多糖多酚植物總RNA提取試劑盒,50次,天根生化科技(北京)有限公司;乙醇,500 ml,徐州天鴻化工貿(mào)易有限公司;巰基乙醇,100 mL,上海士鋒生物科技有限公司;Prime-ScriptTM RT reagent Kit with gDNA Eraser (perfect real time)反轉(zhuǎn)錄試劑,100次,日本TaKaRa公司;2×Quanti Nova SYBR Green PCR Master Mix,2 500次,凱杰企業(yè)管理(上海)有限公司;ddH2O,100 mL。

    1.2?方法

    1.2.1?枸杞總RNA提取及cDNA合成?采用多糖多酚植物總RNA提取試劑盒分別提取不同基因型枸杞莖、葉、花、果實(shí)的5個(gè)不同發(fā)育階段的RNA,用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)RNA的完整性,超微量紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)檢測(cè)RNA的濃度和純度,用反轉(zhuǎn)錄試劑盒將RNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA,cDNA于 -20 ℃ 冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

    1.2.2?內(nèi)參基因的選擇及qRT-PCR引物設(shè)計(jì)?從枸杞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù)中篩選候選內(nèi)參基因(表2),用Primer Premier 5.0設(shè)計(jì)候選內(nèi)參基因的 qRT-PCR 引物,引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。經(jīng)PCR擴(kuò)增后,初步選出9個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的候選內(nèi)參基因。其中Actin基因設(shè)計(jì)2對(duì)引物,在實(shí)時(shí)熒光定量中,通過(guò)熔解曲線判斷引物的特異性,若熔解曲線為單峰則說(shuō)明引物特異性好。通過(guò)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)曲線來(lái)計(jì)算各引物的擴(kuò)增效率(E)以及線性相關(guān)系數(shù)(r)。

    1.2.3?qRT-PCR反應(yīng)條件?在CFX96TMReal-Time System C1000 TouchTM Thermal Cycler熒光定量PCR儀上進(jìn)行反應(yīng)。RT-qPCR反應(yīng)體系(20 μL):2×QuantiNova SYBR Green PCR Master Mix 10 μL、cDNA 5 μL、正向和反向引物(10 μmol/L)各1 μL,ddH2O補(bǔ)足至20 μL。反應(yīng)程序:95 ℃ 2 min;95 ℃ 30 s,55 ℃ 20 s,72 ℃ 2 min,共40個(gè)循環(huán);最后 65 ℃ 開(kāi)始以0.5 ℃每步升溫至95 ℃。枸杞莖、葉、花、果實(shí)的5個(gè)發(fā)育時(shí)期,各設(shè)3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。

    1.2.4?引物特異性和擴(kuò)增效率分析?將等量混勻的所有組織樣品的cDNA原液稀釋10倍,共設(shè)置7個(gè)濃度梯度,即100、10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6,測(cè)定RT-qPCR的標(biāo)準(zhǔn)曲線。程序運(yùn)行完成后計(jì)算擴(kuò)增效率(E)和線性相關(guān)系數(shù)r。取2 μL PCR產(chǎn)物,用2%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè),結(jié)合PCR反應(yīng)后的熔解曲線圖確定引物的特異性。

    1.2.5?候選內(nèi)參基因的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)?利用Microsoft Excel、Origin Pro 8.5軟件對(duì)獲得的原始CT值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與處理。使用geNorm、NormFinder、BestKeeper、Microsoft Excel中的Delta CT方法評(píng)估9個(gè)候選內(nèi)參基因的穩(wěn)定性。geNorm算法確定每個(gè)基因的表達(dá)穩(wěn)定性值(M),具有較低M值的候選內(nèi)參基因具有更穩(wěn)定的表達(dá)[31]。NormFinder使用基于模型的方法來(lái)估計(jì)候選內(nèi)參基因表達(dá)的變化,為每個(gè)候選內(nèi)參基因分配一個(gè)穩(wěn)定性值,因此具有較低值的候選內(nèi)參基因更穩(wěn)定[32]。BestKeeper根據(jù)原始數(shù)據(jù)(CT值)計(jì)算候選內(nèi)參基因的標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD),SD值越低被認(rèn)為越穩(wěn)定[33]。Delta-CT方法通過(guò)兩兩比較計(jì)算平均SD值;較低的SD值表示基因較穩(wěn)定[34]。最后,RefFinder是一種基于網(wǎng)絡(luò)的綜合算法,用于評(píng)估和篩選候選內(nèi)參基因,它集成了4個(gè)計(jì)算程序(geNorm、NormFinder、BestKeeper、Delta-CT)對(duì)候選內(nèi)參基因進(jìn)行排序?;诿總€(gè)項(xiàng)目的排名,它為單個(gè)基因分配適當(dāng)?shù)臋?quán)重,并計(jì)算其權(quán)重的幾何平均值,以進(jìn)行總體最終排名[35]。

    1.2.6?選定內(nèi)參基因的穩(wěn)定性驗(yàn)證?選擇Beat基因評(píng)估內(nèi)參基因。使用表2中的引物Beat-F、Beat-R 擴(kuò)增Beat基因全長(zhǎng),克隆到pMD18-T載體(TaKaRa,D101A),測(cè)序,再確認(rèn)并提交給GenBank(OM275425)。在各種組織中測(cè)量基因表達(dá),并通過(guò)最佳內(nèi)參基因(Ef1a、Act-1)和最不穩(wěn)定內(nèi)參基因(Acx4、Gapdh)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。qRT-PCR數(shù)據(jù)使用2-ΔΔCT方法[36]。

    2?結(jié)果與分析

    2.1?總RNA質(zhì)量

    提取不同基因型枸杞不同發(fā)育階段和不同組織(莖、葉、花、果)的RNA,用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)RNA完整性,用超微量紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)檢測(cè)RNA的濃度和純度。各樣品RNA在28S、18S、5S處有單一且明亮清晰的條帶,可見(jiàn)RNA的完整性較好。超微量紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)檢測(cè)結(jié)果顯示,各樣品RNA的D260 nm/280 nm為1.8~2.1,說(shuō)明各樣品RNA純度較高,滿足后續(xù)試驗(yàn)要求。

    2.2?候選內(nèi)參基因引物特異性和擴(kuò)增效率分析

    PCR檢測(cè)引物特異性,候選內(nèi)參基因均在90~250 bp擴(kuò)增出與預(yù)期一致的單一條帶。經(jīng)RT-qPCR檢測(cè),候選內(nèi)參基因均能產(chǎn)生單一的熔解峰(圖1)。用標(biāo)準(zhǔn)曲線法計(jì)算候選內(nèi)參基因的擴(kuò)增效率(E),各候選內(nèi)參基因的E在91.27%~103.85%之間,線性相關(guān)系數(shù)r>0.99(表2)。結(jié)果表明所篩選的引物特異性及擴(kuò)增效率均良好,可進(jìn)行下一步的RT-qPCR試驗(yàn)。

    2.3?候選內(nèi)參基因CT值分析

    CT值是PCR擴(kuò)增過(guò)程中擴(kuò)增產(chǎn)物的熒光信號(hào)達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)經(jīng)過(guò)的擴(kuò)增周期數(shù)[33]。CT值可反映候選內(nèi)參基因的表達(dá)豐度,CT值越小,基因表達(dá)豐度越高,反之亦然。從9個(gè)候選內(nèi)參基因在不同基因型枸杞的不同組織、不同發(fā)育階段、寧夏枸杞、非寧夏枸杞及總樣本中的CT值箱線圖(圖2)可知:Act-1、Ef1a、H3b、Tub的CT值較小,Gapdh-1、Acx4的CT值較大。從分布范圍上來(lái)看,Act-1、Ef1a、H3b、Tub分布較集中,Gapdh-1、Acx4分布較分散;從表達(dá)水平來(lái)看,Act-1、Ef1a、H3b、Tub的表達(dá)水平波動(dòng)范圍窄,Gapdh-1、Acx4波動(dòng)范圍寬。因此可初步判斷Act-1、Ef1a、H3b、Tub的表達(dá)水平較其他基因更穩(wěn)定,可作為候選內(nèi)參基因。

    2.4?候選內(nèi)參基因表達(dá)穩(wěn)定性分析

    2.4.1?比較Delta CT?Delta CT分析結(jié)果顯示,候選內(nèi)參基因在不同基因型枸杞不同組織(圖3-A)和不同發(fā)育階段(圖3-B)中表達(dá)穩(wěn)定的基因分別為Ef1a、Act-1,不穩(wěn)定的基因分別為Acx4、Gapdh。在寧夏枸杞中基因表達(dá)穩(wěn)定性有所不同,即Rh37最為穩(wěn)定,其次為Ef1a;Gapdh穩(wěn)定性最差(圖3-C)。在非寧夏枸杞中表達(dá)最穩(wěn)定的基因?yàn)镋f1a,其次為H3b;Acx4穩(wěn)定性最差,其次為Gapdh(圖3-D)。

    2.4.2?geNorm分析?利用geNorm程序,計(jì)算基因的表達(dá)穩(wěn)定值(M),并依據(jù)M值對(duì)基因的表達(dá)穩(wěn)定性進(jìn)行排序,結(jié)果表明,各候選基因穩(wěn)定性在不同基因型枸杞的不同組織(圖3-E)、不同發(fā)育階段(圖3-F)以及寧夏、非寧夏枸杞(圖3-G、圖3-H)中,Ef1a基因表達(dá)穩(wěn)定性均表現(xiàn)最優(yōu),而表達(dá)穩(wěn)定性最差的基因分別為Gapdh、Axc4。

    2.4.3?NormFinder分析?NormFinder根據(jù)表達(dá)穩(wěn)定值(expression stability value,M)衡量基因表達(dá)穩(wěn)定性,M值越小,基因的表達(dá)穩(wěn)定性越好。NormFinder分析結(jié)果表明,各候選基因穩(wěn)定性在不同基因型枸杞的不同組織(圖3-I)、果實(shí)不同發(fā)育階段(圖3-J)以及非寧夏枸杞(圖3-K)中,表達(dá)穩(wěn)定性最好的基因分別為Ef1a、Act-1。表達(dá)穩(wěn)定性最差的基因分別為Gapdh、Axc4。而在寧夏枸杞中表達(dá)最穩(wěn)定的基因?yàn)镽h37,其次為H3b;Gapdh穩(wěn)定性最差(圖3-L)。

    2.4.4?BestKeeper分析?采用BestKeeper軟件分析內(nèi)參基因CT的標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD),且SD值越小,內(nèi)參基因表達(dá)穩(wěn)定性越好,結(jié)果見(jiàn)表3。不同基因型枸杞不同發(fā)育時(shí)期和不同組織中,內(nèi)參基因Act-3、Gapdh-1、Acx4、Samc的SD值變動(dòng)大(SD>1),而內(nèi)參基因Act-1、Ef1a、H3b、Pp2a、Rh37、Tub的SD值均小于1,且Rh37、Ef1a的SD值較小,說(shuō)明這2個(gè)基因的穩(wěn)定性較好。

    2.4.5?RefFinder內(nèi)參基因穩(wěn)定性綜合排名分析?RefFinder分析結(jié)果如表4所示,對(duì)于不同基因型枸杞不同組織和非寧夏枸杞而言,Ef1a、Act-1的綜合排名為第一、第二。而在寧夏枸杞中,綜合排名第一的是Rh37,Ef1a次之,表明內(nèi)參基因Rh37、Ef1a對(duì)于寧夏枸杞而言是最合適的。在枸杞果實(shí)的不同發(fā)育階段,綜合排名第一的是Ef1a,Rh37次之。說(shuō)明對(duì)于不同基因型枸杞,枸杞的不同組織及枸杞果實(shí)的不同發(fā)育時(shí)期,穩(wěn)定表達(dá)的內(nèi)參基因并不相同。

    2.5?內(nèi)參基因穩(wěn)定性驗(yàn)證

    以Beat為目的基因,分別選取2個(gè)穩(wěn)定內(nèi)參基因Ef1a、Act-1,2個(gè)不穩(wěn)定的基因Acx4、Gapdh,進(jìn)行熒光定量試驗(yàn)。以Ef1a、Act-1作為內(nèi)參時(shí),Beat基因在不同基因型枸杞不同組織中的表達(dá)量如圖4-A、B所示。Beat在枸杞的花和葉中表達(dá)量較高,在果實(shí)中的表達(dá)量最低,且在寧夏枸杞中的表達(dá)量顯著高于在非寧夏枸杞中的表達(dá)量,非寧夏枸杞樣品內(nèi)部之間也存在顯著差異(P<0.05)。以Acx4作為內(nèi)參時(shí)(圖4-C),寧夏枸杞和非寧夏枸杞之間仍然具有顯著性差異(P<0.05),但是非寧夏枸杞內(nèi)部中國(guó)、昌吉、黑果之間的差異未到達(dá)顯著水平。以Gapdh作為內(nèi)參時(shí)(圖4-D),寧夏枸杞花中表達(dá)量最高,但是非寧夏枸杞組織中的表達(dá)變化趨勢(shì)變化不一,且發(fā)現(xiàn)寧夏枸杞和非寧夏枸杞之間沒(méi)達(dá)到顯著差異。

    以Ef1a、Act-1作為內(nèi)參時(shí),計(jì)算Beat基因在不同基因型枸杞不同發(fā)育階段的表達(dá)量。Beat基因在不同發(fā)育階段表達(dá)變化模式較為相似(圖5-A、圖5-B), 在FS1中表達(dá)呈最高,F(xiàn)S2表達(dá)量相對(duì)較低,F(xiàn)S3~FS5之間表達(dá)量沒(méi)有明顯差異且表達(dá)量最低,不同基因型枸杞間在相同發(fā)育階段內(nèi)存在明顯差異。當(dāng)以Acx4作為內(nèi)參時(shí)(圖5-C),不同發(fā)育階段表達(dá)變化模式不同于穩(wěn)定性較高的Ef1a、Act-1 作為內(nèi)參的表達(dá)量,材料間差異性明顯降低。當(dāng)以Gapdh作為內(nèi)參時(shí)(圖5-D),不同發(fā)育階段的差異顯著水平同樣也降低,且在FS3~FS5階段,寧夏枸杞的表達(dá)量明顯低于非寧夏枸杞的表達(dá)量??梢?jiàn),以穩(wěn)定性較高的基因作內(nèi)參基因,目的基因變化趨勢(shì)基本一致或偏差較小;反之,以穩(wěn)定性較低的基因作內(nèi)參基因,會(huì)造成目的基因表達(dá)水平存在較大差異或偏差。進(jìn)一步驗(yàn)證了篩選出的Ef1a、Act-1基因作為內(nèi)參基因的穩(wěn)定性。

    3?結(jié)果與討論

    隨著RT-qPCR技術(shù)的廣泛應(yīng)用,內(nèi)參基因的穩(wěn)定性已成為定量試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵影響因子[31,37],選擇合適的內(nèi)參基因來(lái)減少RT-qPCR試驗(yàn)中誤差造成的影響是非常有必要的。內(nèi)參基因穩(wěn)定性評(píng)價(jià)常用的軟件有g(shù)eNorm、NormFinder、BestKeeper、RefFinder綜合分析等[38-39],能夠快速系統(tǒng)地分析評(píng)價(jià)內(nèi)參基因的穩(wěn)定性。

    本研究對(duì)比分析了Act、Ef1a、Gapdh、H3b、Acx4、Pp2a、Rh37、Samc、Tub等9個(gè)常用的內(nèi)參基因在不同基因型枸杞不同發(fā)育階段、不同組織中的表達(dá)水平。其中Act基因使用了2種不同的熒光定量引物。事實(shí)上,筆者所在課題組參考已發(fā)表枸杞內(nèi)參基因文獻(xiàn)[16-18]設(shè)計(jì)了所有的可用內(nèi)參基因引物作為候選,但并非所有內(nèi)參基因在不同基因型枸杞的不同組織部位中均能獲得比較好的擴(kuò)增條帶,最終只選取了本研究所述的10對(duì)引物進(jìn)行候選基因的擴(kuò)增。另外,使用Wang等設(shè)計(jì)的HSP80引物[17]擴(kuò)增后,擴(kuò)增序列比對(duì)結(jié)果為Acx4,因此筆者所在課題組對(duì)其引物及PCR產(chǎn)物進(jìn)行了重新命名。

    本研究以9個(gè)不同基因型的枸杞果實(shí)不同發(fā)育階段和不同組織為材料,選用9個(gè)候選內(nèi)參基因,利用geNorm、NormFinder、BestKeeper、RefFinder 軟件分析這9個(gè)基因在不同發(fā)育時(shí)期和不同組織中的表達(dá)穩(wěn)定性。利用上述4種軟件篩選出枸杞植物中穩(wěn)定表達(dá)的內(nèi)參基因Ef1a、Act-1,不穩(wěn)定表達(dá)的內(nèi)參基因Gapdh、Acx4。肌動(dòng)蛋白Actin是高度保守的蛋白質(zhì),參與各種類型的細(xì)胞運(yùn)動(dòng),并在所有真核細(xì)胞中廣泛表達(dá),在細(xì)胞形態(tài)建成、生長(zhǎng)發(fā)育中起著重要作用[40]。Actin基因在綠豆的不同品種和部位中是最合適的內(nèi)參基因之一[32],在顯齒蛇葡萄的不同組織中表達(dá)穩(wěn)定性較好的內(nèi)參基因也是Actin[41],這與本研究的結(jié)果一致。Ef1a在蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中促進(jìn)氨基?;鵷RNA與核糖體A位點(diǎn)的GTP依賴性結(jié)合。Gapdh參與光合還原戊糖磷酸途徑(Calvin-Benson循環(huán)),催化NADPH還原 1,3-二磷酸甘油酯[33]。Ef1a基因在花椰菜的不同組織處理下表達(dá)最為穩(wěn)定,Ef1a基因在甜瓜不同組織器官及不同脅迫條件下均可穩(wěn)定表達(dá),也是較為合適的內(nèi)參基因[42],這也與本試驗(yàn)的結(jié)果一致。齊香玉等以茉莉花的5種組織和4個(gè)發(fā)育階段的花為試驗(yàn)材料,選擇較常見(jiàn)的8個(gè)候選內(nèi)參基因進(jìn)行引物特異性分析,發(fā)現(xiàn)不同發(fā)育期花的最適內(nèi)參基因?yàn)锳ctin、Ef1α[43],這與本研究結(jié)果相同。此外,本研究發(fā)現(xiàn)針對(duì)所有樣本最穩(wěn)定的內(nèi)參基因是Ef1a、Act-1;但是單獨(dú)對(duì)寧夏枸杞內(nèi)參基因穩(wěn)定性進(jìn)行分析時(shí),得到最穩(wěn)定的內(nèi)參基因?yàn)镽h37,其次為Ef1a。這就說(shuō)明對(duì)于不同基因型枸杞,內(nèi)參基因表達(dá)也有一定的差異。

    雖然利用基因穩(wěn)定性分析軟件篩選獲得了穩(wěn)定表達(dá)的內(nèi)參基因,但不能確保所篩選出的內(nèi)參基因的穩(wěn)定性,還需利用目的基因?qū)?nèi)參基因的表達(dá)穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)證,才能得出可靠的試驗(yàn)結(jié)果。因此,通過(guò)Beat目的基因進(jìn)一步驗(yàn)證了基因的穩(wěn)定性。

    本研究結(jié)果還表明,內(nèi)參基因的選擇會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)論。選擇不適合的內(nèi)參基因可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果,最終導(dǎo)致錯(cuò)誤的目的基因表達(dá)模式。當(dāng)選取穩(wěn)定或不穩(wěn)定的內(nèi)參基因進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),Beat基因在各種組織中表現(xiàn)出不一致的表達(dá)模式。綜上所述,本研究擬為不同基因型枸杞中基因表達(dá)的定量分析提供穩(wěn)定的內(nèi)參基因,擬為不同基因型枸杞功能基因組學(xué)的研究提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

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