跳到主要内容gydF4y2Ba

番茄种子成熟的基因共表达分析揭示了组织特异性的调控网络和枢纽与获得耐干燥性和种子活力有关gydF4y2Ba

摘要gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

在成熟过程中,种子获得了一些生理特征,使它们能够在干燥中存活并传播物种。很少有研究研究在组织水平上控制这些性状获取的调控网络,特别是在番茄等胚乳种子中,这些种子在充分水分的环境中成熟,不经过成熟干燥。利用成熟过程中不同种子组织的时间RNA-seq分析,利用基因网络和基于性状的相关性来探索与脱水耐受性、寿命、水分胁迫下萌发和休眠相关的转录组特征。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

在成熟过程中,共检测到15173个差异表达基因,形成21个表达模块的基因网络,其中3个表达模块针对种皮和胚,5个表达模块针对胚乳。基因性状显著性测定发现胚乳和胚胎之间有一个共同的基因模块,与脱水耐受性有关,并与非胚乳种子保存。除了参与LEA、HSP和ABA反应等保护的基因外,该模块还包括抗氧化和修复基因。在果实成熟的整个过程中,休眠随寿命的增加而被释放,直到红果期后的第14天。与此相对应的是gydF4y2BaSlDOG1-2gydF4y2Ba而且gydF4y2BaPROCERAgydF4y2Ba记录。种子活力的逐渐增加被三个基因模块捕获,一个是在胚胎和胚乳之间共有的,两个是组织特异性的。公共模块富含与叶绿体和线粒体中mRNA处理相关的基因(包括五肽和四肽重复蛋白)和转录后调控,以及几个开花基因。胚胎特异性模块包含的同系物gydF4y2BaABI4gydF4y2Ba而且gydF4y2BaCHOTTO1gydF4y2Ba作为与种子活力相关的枢纽基因,而胚乳特异性模块揭示了一系列与基因组稳定性、病原防御和ABA/GA响应基因相关的过程。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

番茄种子成熟的时空共表达图谱将为深入了解在组织水平上与种子活力获得相关的基因表达动态提供有价值的资源。gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

种子萌发和成苗是影响作物产量的首要因素。种子活力是对一个种子地段在各种环境条件下成功成苗的程度的估计[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba].番茄种子活力的期望特征对应于高和同步发芽、无休眠、幼苗均匀生长以及无异常幼苗[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba].此外,较高的种子寿命(即在长时间的干燥储存中保持存活的能力)对于避免种子在储存期间因细胞退化而逐渐丧失活力是必不可少的。在建立耐干燥能力(即快速干燥后的发芽能力)后,就获得了长寿。在商业实践中,种子活力是由复杂基因和环境相互作用决定的若干性状的集合,难以实现。在一个源于杂交的重组自交系(RIL)群体中鉴定了100多个种子活力的数量性状位点(QTL)gydF4y2Ba茄属植物lycopersicumgydF4y2Ba野生物种gydF4y2Ba茄属植物pimpinellifoliumgydF4y2Ba[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba],表明种子活力是一个复杂的多因子性状。gydF4y2Ba

种子的发育分为三个发育阶段:首先,组织分化导致胚、胚乳和种皮的形成。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba8gydF4y2Ba].第二阶段包括种子灌浆阶段,其特征是贮藏储量的合成,随后是晚期成熟阶段,成熟期在不同物种之间差异很大[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba].在种子成熟过程中,种子活力性状循序渐进地获得[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba9gydF4y2Ba].在番茄中,萌发和耐干燥性是在种子填充和果实膨胀过程中获得的,在种子从果皮剥离前不久[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba10gydF4y2Ba].随后,在接下来的35-40天的成熟过程中,种子获得休眠状态,并在高湿度和高温下抗变质[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba11gydF4y2Ba].根据生长条件,在番茄种子发育过程中获得的休眠可能在种子成熟结束时被部分释放[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba,gydF4y2Ba13gydF4y2Ba].在商业实践中,当果实达到红实期时,活力被认为是最大的。gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba13gydF4y2Ba].尽管它在经济上很重要,但我们对栽培植物的潜在寿命知之甚少gydF4y2Ba茄属植物gydF4y2Bassp。种子。gydF4y2Ba

关于控制种子成熟和种子活力性状获取的调控网络的信息主要描述在拟南芥、gydF4y2BaMedicago truncatulagydF4y2Ba[gydF4y2Ba14gydF4y2Ba,gydF4y2Ba15gydF4y2Ba和大豆[gydF4y2Ba16gydF4y2Ba,gydF4y2Ba17gydF4y2Ba].在这些物种中已经发现了控制种子成熟的主调控因子,如LAFL基因gydF4y2BaLEC1gydF4y2Ba,gydF4y2BaABI3gydF4y2Ba,gydF4y2BaFUS3gydF4y2Ba,gydF4y2BaLEC2gydF4y2Ba[gydF4y2Ba18gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2Ba].对其调控网络的表征揭示了它们在种子储存、诱导耐干性、休眠、寿命和活力性状中的衰减等方面的作用(Leprince等,2017 [gydF4y2Ba9gydF4y2Ba])。基于“联想内疚”的共表达网络在成熟种子中的进一步分析gydF4y2Bam . truncatulagydF4y2Ba和拟南芥也发现了与种子寿命相关的独立于abi3的途径和额外的转录因子,如ABI5、WRKY3和NFXL1 [gydF4y2Ba14gydF4y2Ba].这些物种的特点是,果实和种子经过成熟干燥,导致细胞水分损失到10%以下,细胞质形成固体状,种子组织处于静止状态。相比之下,番茄种子的成熟完全发生在水分充足的环境中,使种子水分保持在30-50%左右[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba12gydF4y2Ba].如此高的含水量允许代谢活动持续到果实收获和种子干燥。在发育过程中,由于种子环境的负渗透势、脱落酸(ABA)的存在以及种皮和胚乳的机械强度[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba,gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

除了ABA和赤霉素(GA)在调节胎生中的作用外,导致番茄种子发育过程中获得长寿和休眠(以及可能的释放)的调控途径尚不清楚。研究表明gydF4y2BaproceragydF4y2Ba不表现出任何DELLA活性的突变种子比野生种子萌发得快得多,在干燥贮藏期间很快死亡[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba],表明GA信号通路的含义。另一个重要的休眠和寿命调节因子是延迟萌发1 (DELAY of发芽1,DOG1),其蛋白质水平在种子成熟过程中积累,并与休眠深度相关[gydF4y2Ba23gydF4y2Ba,gydF4y2Ba24gydF4y2Ba].在拟南芥中,DOG1通过ABA和乙烯信号通路整合环境信号,如温度[gydF4y2Ba25gydF4y2Ba].在番茄,gydF4y2BaDOG1gydF4y2Ba转录水平在成熟过程中不断增加[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba但它们与休眠之间的关系还有待评估。gydF4y2Ba

在番茄中,胚乳在整个种子成熟过程中保持优势。胚乳和母系种皮组织对种子活力也很重要。在种子发育过程中,它通过提供营养物质、保护胚胎和作为机械屏障控制胚胎生长,发挥着支持胚胎生长的重要作用[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba].在水稻种子发育过程中,胚乳还通过糖代谢影响ABA信号,从而影响种子休眠和萌发[gydF4y2Ba28gydF4y2Ba].在番茄中,由于细胞壁内半乳甘露聚糖水解而导致的吸吮过程中胚乳帽的弱化是确保胚根出现完成的先决条件([gydF4y2Ba29gydF4y2Ba]及其中的参考资料)。萌发后,胚乳中积累的贮藏储备对幼苗出苗期间的维持生长非常重要[gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba].此外,在被子植物中,胚乳被认为对种子寿命有负面影响,因为胚乳种子在干燥贮藏期间的平均寿命比非胚乳种子低3倍[gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba31gydF4y2Ba].迄今为止,用于识别胚乳发育所需的重要调控因子和过程的全基因组转录谱分析研究主要集中在谷类作物上,其中大多数胚乳组织在种子发育结束时经历程序性细胞死亡和干燥[gydF4y2Ba32gydF4y2Ba,gydF4y2Ba33gydF4y2Ba].相比之下,番茄的胚乳在整个种子发育过程中都是存活的。gydF4y2Ba

除了胚乳的作用外,遗传学证据表明,种子活力的获得也通过胚胎和种皮之间的分子对话进行调节[gydF4y2Ba34gydF4y2Ba,gydF4y2Ba35gydF4y2Ba].例如,人们发现种皮通过合成12-氧基植物二烯酸(OPDA)来控制胚胎的发育,OPDA是一种几乎只存在于这些组织中抑制萌发的氧脂素[gydF4y2Ba35gydF4y2Ba].虽然可以获得番茄整个种子的转录组数据[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba],要了解番茄种子活力是如何在分子水平上获得的,就需要研究这些成熟过程中的种子组织。gydF4y2Ba

在此,我们在组织水平上鉴定了与番茄果实成熟过程中种子活力获取相关的基因模块。从开花后15 ~ 90天(DAF)的14个发育阶段(包括果实过熟)对活力性状的获得进行了表征。生成组织特异性RNA-seq数据,并进行加权基因共表达网络分析(WGCNA)来识别时间和组织特异性基因模块。利用基于特征的显著性测量,识别出与获得耐干燥性、寿命、休眠释放和渗透胁迫下萌发相关的基因模块和集线器。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

番茄种子成熟的生理特征gydF4y2Ba

根据标记花后计算的种子年龄(即15-90 DAF)和果实成熟阶段(即从成熟的绿色果实(MG)到过熟的果实(红色果实+ 14 d)),对种子成熟过程中获得的不同生理性状进行了表征,如图所示。gydF4y2Ba1gydF4y2Baa.从种子干重(DW)的增加和含水量的降低可以看出,种子灌浆发生在21 - 49 DAF之间。gydF4y2Ba1gydF4y2Bab).在种子灌浆过程中,从胚乳凝固开始的35 DAF开始,直到56 DAF,获得了脱水耐性(即快速干燥后的发芽能力),与之前的研究一致[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba].此后,种子含水量保持在1 g H的高水平gydF4y2Ba2gydF4y2BaO/g DW(50%鲜重基础),这表明番茄种子在果实中未经历成熟干燥过程。人工干燥种子的发芽率从42 DAF逐渐增加到83 DAF,对应于果实过熟(图1)。gydF4y2Ba1gydF4y2Bac).萌发的增加归因于初级休眠的逐渐解除。事实上,从成熟的绿色阶段(56 DAF)开始,100%的干燥的未成熟种子在30 mM KNO中直接发芽gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba,一种打破休眠的治疗方法[gydF4y2Ba36gydF4y2Ba].此外,萌发速度(达到50%萌发时间,t50)从56 DAF时的4.4 d增加到90 DAF时的2.3 d(图1)。gydF4y2Ba1gydF4y2Bac,额外的文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S1)。从42 DAF开始,种子逐渐获得在低水势(−0.3 MPa)下萌发的能力。与此同时,寿命(以P50衡量,种子批在储存期间失去50%萌发所需的时间),附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S2)也逐渐增加,甚至在果红期之后,被认为是种子质量的最佳条件(图2)。gydF4y2Ba1gydF4y2Bad).总的来说,这些数据确定了从42 DAF开始持续40多天的漫长晚熟阶段,在此期间种子活力逐渐增强。gydF4y2Ba

图1gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba

番茄种子成熟的生理特性。gydF4y2Ba一个。gydF4y2Ba番茄果实发育的时间历程及种子年龄(开花后数天)、果实颜色与果实发育阶段(MG、成熟绿;B,断路器;阿宝,淡橙色;啊,橙色;做的,暗橙色;R,红色;R7,红加7天成熟;R14,红色加上14天的成熟)。gydF4y2Bab。gydF4y2Ba种子发育过程中种子含水量和干重的变化。数据为三次生物重复的平均值(±SD)。gydF4y2Bac。gydF4y2Ba耐干燥性的变化(在30mm KNO存在下萌发)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba快速干燥后),萌发能力在水中(萌发时无30mm KNOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba快速干燥后)和发芽速度。数据为50个种子3次重复(±SD)的平均值。gydF4y2Bad。gydF4y2Ba获得在压力条件下(−0.3 MPa)萌发能力和种子寿命(P50)gydF4y2Ba

番茄种子转录组的时空描述gydF4y2Ba

为了获得种子发育过程中转录组的时空表征,我们获得了整个种子和分离的种子组织在整个种子发育的14个阶段的RNA测序(RNA-seq)数据系列,整个种子(S)从15到28 DAF,胚(Em)和胚乳(End)从35 DAF到R14阶段,种皮(SC)从35到49 DAF。用主成分分析(PCA)比较不同种子组织和发育阶段的转录组之间的变化(图5)。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。这揭示了在整个发育过程中,与组织类型相对应的转录本图谱有明显的聚类。gydF4y2Ba2gydF4y2Baa).分别对胚胎和胚乳进行PCA(图5)。gydF4y2Ba2gydF4y2Bab和c)表明,造成两个数据集方差的主要因素(Dim1, 43%的变异被解释)与发育阶段在35 DAF到49 DAF之间的时间顺序一致。49个DAF与成熟的绿色果实之间发生了转录开关。随后,这种变异被第二次元部分解释,它将转录组的变化与果实成熟的进程联系起来。gydF4y2Ba

图2gydF4y2Ba
figure2gydF4y2Ba

番茄种子发育转录组的主成分分析。gydF4y2Ba一个。gydF4y2Ba表明种子组织的亲缘性(Em,胚;最终,胚乳;年代整个种子;SC,种皮)贯穿整个发育过程。gydF4y2Ba在公元前。gydF4y2Ba胚胎发育时间序列gydF4y2BabgydF4y2Ba和胚乳gydF4y2BacgydF4y2Ba

通过参与胚胎发生、种子填充和种子活力获取的主要调控基因的表达,进一步研究了番茄种子发育过程中分子事件的时间。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba额外的文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S3)。对应的转录水平gydF4y2BaSlFUSCA3gydF4y2Ba在形成LALF成熟网络的4个主转录调控因子之一,从15 DAF开始增加,在40 DAF左右达到最大值(图4)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Baa).此后,转录本迅速减少,在成熟绿期已无法检测到。作为种子填充的标志,我们选择的正交线gydF4y2BaWRI1gydF4y2Ba的目标。gydF4y2BaLEC2gydF4y2Ba调节拟南芥种子油脂积累[gydF4y2Ba37gydF4y2Ba].gydF4y2BaSlWRI1gydF4y2Ba转录丰度的模式与gydF4y2BaSlFUSCA3gydF4y2Ba,在胚乳中的含量高于胚胎(图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bab)。gydF4y2BaABI3gydF4y2Ba在番茄基因组中检测到同源基因。转录水平gydF4y2BaSlABI3-1gydF4y2Ba增加了15 DAF至42 DAF,至于gydF4y2BaSlFUSCAgydF4y2Ba3,而gydF4y2BaSlABI3-2gydF4y2Ba20 d后,当果实成熟绿色时,转录水平达到最大值,约为60 DAF。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bac, d)。这两个基因的表达在获得耐干燥性之前(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Bac).此后,这两种基因的转录水平在其余的成熟过程中保持较高水平,但在胚胎中的表达水平略低gydF4y2BaSlABI3-1gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bac). LAFL网络的另外两个成员,gydF4y2BaLEC1gydF4y2Ba而且gydF4y2BaLEC2gydF4y2Ba由于缺乏足够的信心,未被纳入本研究。作为ABA信号通路的其他代表,我们选择gydF4y2BaABI4gydF4y2Ba而且gydF4y2BaABI5gydF4y2Ba,后者控制着豆科植物中与种子寿命有关的保护分子的积累[gydF4y2Ba38gydF4y2Ba].两个直接同源的gydF4y2BaABI4gydF4y2Ba并在胚胎中专门检测到它们的转录本。当果实变红时,转录水平在42 - 76 DAF之间增加,并在进一步成熟时保持较高水平(图1)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bae、f)。gydF4y2BaSlABI5gydF4y2Ba之后转录水平增加gydF4y2BaSlABI3gydF4y2Ba,但早于gydF4y2BaSlABI4gydF4y2Ba在果实成熟绿色时,胚乳中含量最高,为42 DAF,然后在胚中含量最高,为56 DAF。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bag).我们也包括在内gydF4y2BaDOG1gydF4y2Ba的下游拟南芥种子成熟过程中表达的种子休眠的关键调节因子gydF4y2BaLEC1gydF4y2Ba[gydF4y2Ba39gydF4y2Ba),而gydF4y2BaPROCERAgydF4y2Ba,是番茄中唯一的DELLA注释基因,其GRAS结构域调节休眠和寿命[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba].转录水平为2gydF4y2BaSlDOG1gydF4y2Ba基因从42 DAF开始增加,与胚乳相比,在胚胎中的水平更高。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bai, j,附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S3)。而gydF4y2BaSlDOG1-1gydF4y2Ba(gydF4y2BaSolyc02g072570.2.1gydF4y2Ba)在进一步成熟时保持较高水平gydF4y2BaSlDOG1-2gydF4y2Ba(gydF4y2BaSolyc03g006120.4.1gydF4y2Ba)在49DAF时达到峰值,随着进一步成熟逐渐下降,与休眠的释放平行(图5)。gydF4y2Ba1gydF4y2Bac).的转录水平gydF4y2BaSlPROCERAgydF4y2Ba全粒种子在早期发育过程中含量较高,约为15 DAF,与之前的数据一致[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba].此后,它们在35 DAF左右下降到非常低的水平,然后再次逐渐增加,直到80 DAF(图)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bah).转录水平gydF4y2BaSlPROCERAgydF4y2Ba与胚胎相比,胚乳的含量高3倍,并且与gydF4y2BaSlABI4gydF4y2Ba.这两个gydF4y2BaSlABI4gydF4y2Baorthologues和gydF4y2BaSlPROCERAgydF4y2Ba在渗透胁迫下,转录本与幼苗寿命和萌发的增加相关。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba无花果。gydF4y2Ba1gydF4y2Bad)。gydF4y2Ba

图3gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba

种子发育过程中关键调控基因的表达谱。gydF4y2Ba一个。gydF4y2BaSlgydF4y2BaFUS3gydF4y2Ba,gydF4y2BaSolyc02g094460.2。gydF4y2Ba1;gydF4y2Bab。gydF4y2BaSlgydF4y2BaWRI1gydF4y2Ba,gydF4y2BaSolyc01g096860.3.1gydF4y2Ba;gydF4y2BacgydF4y2BaSlgydF4y2BaABI3-1gydF4y2Ba,gydF4y2BaSolyc06g083600.3.1gydF4y2Ba;gydF4y2Bad。gydF4y2BaSlgydF4y2BaABI3-2,gydF4y2BaSolyc06g083590.4.1;gydF4y2Bae。gydF4y2BaSlgydF4y2BaABI4-1,gydF4y2BaSolyc03g095973.1.1;gydF4y2Baf。gydF4y2BaABI4-2 Solyc03g095977.1。gydF4y2Ba1;gydF4y2Bag。gydF4y2BaSlgydF4y2BaABI5 Solyc09g009490.4。gydF4y2Ba1,gydF4y2BaH。gydF4y2BaPROCERA, Solyc11g011260.1.1gydF4y2Ba;gydF4y2Ba我。gydF4y2BaDOG1-1 Solyc02g072570.2。gydF4y2Ba1;gydF4y2Baj。gydF4y2BaDOG1-2gydF4y2Ba,gydF4y2BaSolyc03g006120.4.1gydF4y2Ba.箭头表示以下果实成熟阶段,MG,成熟绿色;B,断路器,R,红色。数据为三次生物重复的平均值(±SD)。哦,胚胎;末,胚乳,S,全籽,SC,种皮gydF4y2Ba

通过WGCNA鉴定时间和组织特异性基因模块gydF4y2Ba

为了识别和表征时间和组织特异性基因模块,我们进行了WGCNA [gydF4y2Ba14gydF4y2Ba,gydF4y2Ba40gydF4y2Ba].归一化后,丢弃重复间低表达值和低变异系数的基因,得到15173个基因用于网络分析。计算邻接度的软阈值功率基于近似无标度拓扑准则,同时限制平均连通性损失[gydF4y2Ba41gydF4y2Ba].这里,无标度拓扑值设置为0.8(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S4A)。分层聚类分析揭示了21个不同的表达模块,包含42到4602个基因,这些基因由它们的模块特征基因表示(ME, Fig。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba一个额外的文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S4B)。根据基因模块的表达模式和组织特异性,将基因模块分为5组(图5)。gydF4y2Ba4gydF4y2Baa).第一组基因对应于种子发育早期表达的基因(ME20, ME15, ME1, ME9和ME5),包括全粒种子和种皮,但不包括成熟阶段的基因。第二组(ME7, ME8, ME17)和第三组(ME6, ME16, ME11, ME18, ME4)对应于具有胚胎和胚乳特异性表达的基因模块,分别表征了种子发育的下半场(图4)。gydF4y2Ba4gydF4y2Baa).第四组(ME10, ME19, ME2)的特征是在胚胎和胚乳中都表达的转录本模块,并且特异性于晚熟。第5组(ME3, ME13, ME14)对应的是在种子发育早期和成熟后期分别表达的基因模块。ME12是一个杂交模块,包含在胚胎或胚乳中表达的基因。ME0由表达不符合任何模块的基因组成。gydF4y2Ba

图4gydF4y2Ba
装具gydF4y2Ba

番茄种子发育的基因共表达网络。gydF4y2Ba一个。gydF4y2Ba整个种子和指示种子组织发育过程中模本征基因表达谱的热图。材料在开花后的指定天数内收割。相应的果实成熟阶段也显示出来。在附加文件中解释模块检测gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:无花果。S4。gydF4y2Bab.-d。gydF4y2Ba利用Cytoscape可视化加权基因共表达网络。gydF4y2Bab。gydF4y2Ba投影表达模块,每种颜色对应一个模块。gydF4y2Bac。gydF4y2Ba优先表达基因在胚胎(绿色)、胚乳(橙色)或种皮(棕色)中的投射。gydF4y2Bad。gydF4y2Ba种子优先表达基因的投影(红色)。我,模块eigengenegydF4y2Ba

为了可视化基因模块,使用Cytoscape [gydF4y2Ba42gydF4y2Ba].该网络包含6399个节点和411826条边,在这些边上用不同的颜色投影表达模块以进行拓扑表示(图1)。gydF4y2Ba4gydF4y2Bab).网络由一个中心核心和几个大小不等的子网络组成,其中两个子网络连接到中心核心。为了进一步描述网络拓扑结构,我们确定了在胚乳、种皮或胚胎中优先表达的转录本gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:表S1)。优先表达的基因被确定为转录本,在一个组织中比任何其他种子组织至少丰富10倍。这些基因在网络上的投影显示,胚胎优先转录本大多出现在三个不连接的子网络(ME7, ME17, ME19)和ME3的边缘,在网络的中央核心(图1)。gydF4y2Ba4gydF4y2Bac)。胚乳优先转录本主要位于ME6和紧密连接模块ME18、ME11、ME4。种皮转录组在网络中也划分得很好,主要表现在ME9和ME1以及ME15和M20中松散连接的子网络中(图5)。gydF4y2Ba4gydF4y2Bac)。种子优先表达基因被鉴定为转录本,其丰度至少是从已发表的研究中提取的其他番茄植物组织的10倍[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba,gydF4y2Ba43gydF4y2Ba,gydF4y2Ba44gydF4y2Ba].它们在整个基因网络中被发现。gydF4y2Ba4gydF4y2Bad),但在胚乳和胚胎特异性亚网络ME4、ME19和ME10模块中浓度较高(图5)。gydF4y2Ba4gydF4y2Bab, d)。gydF4y2Ba

组织特异性模块中生物过程的表征gydF4y2Ba

为了深入了解特定于不同模块的生物过程,我们进行了基因本体(GO)富集分析。图中描述了每个模块中五个最显著的过度代表GO项。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba(见附加文件gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:完整数据集的表S2)。模块ME5和ME1包含的基因主要在种子发育早期表达,由于它们没有很好地分化,因此不可能解剖不同的组织(图5)。gydF4y2Ba5gydF4y2Baa).这些模块由与细胞分裂/生长和形态发生相关的GO术语描述,可能反映了胚胎发生的结束。ME1包含了几个与“对刺激的反应、光信号、信号分子(卡瑞金蛋白、ABA、GA、油菜素内酯)和“种子成熟的正向调控”相关的GO术语。后一类有7种gydF4y2BabZIPgydF4y2Ba参与发育重编程的转录因子,包括的同源物gydF4y2BabZIP44gydF4y2Ba而且gydF4y2BabZIP53gydF4y2Ba,在调节内do-β-甘露聚糖酶基因和萌发中起作用[gydF4y2Ba45gydF4y2Ba].ME1还含有ABA合成基因,包括gydF4y2BaNOTABILISgydF4y2Ba和other的两个正交向量gydF4y2BaNINE-CIS-EPOXYCAROTENOID加双氧酶gydF4y2Ba(gydF4y2Ba数控)gydF4y2Ba.gydF4y2BaNOTABILISgydF4y2Ba而且gydF4y2BaSlNCED2gydF4y2Ba转录本在种子胚胎发生早期高度诱导gydF4y2BaNOTABILISgydF4y2Ba主要存在于种皮中,在35 DAF时达到峰值gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S5)。成绩单的gydF4y2BaSlNCED6gydF4y2Ba在35 ~ 60 DAF之间,胚和胚乳均增加。这与拟南芥模型一致,即ABA的母源和合子源都控制种子的发育[gydF4y2Ba46gydF4y2Ba].过熟(83-90 DAF)导致胚乳中转录水平升高。这两个gydF4y2BaSlABI3gydF4y2BaME1中也发现了基因。gydF4y2Ba

图5gydF4y2Ba
figure5gydF4y2Ba

种子发育过程中一般和组织特异性表达谱的GO术语富集分析。gydF4y2Ba一个。gydF4y2Ba所有组织gydF4y2Bab。gydF4y2Ba种子的外套。gydF4y2Bac。gydF4y2Ba胚胎。gydF4y2Bad。gydF4y2Ba胚乳。只显示了比例显著过高的前5个GO术语。特征基因表达谱显示为每个ME作为眼睛的辅助。不同的颜色代表不同发育阶段的不同组织,如图所示。gydF4y2Ba4gydF4y2Baa:黄色,全籽(15-28 DAF);绿色,胚(35-90 DAF);橙色,胚乳(35-90 DAF);棕色种皮(35-49 DAF)gydF4y2Ba

ME3包含的基因在所有三种组织中均在15 ~ 42 DAF之间高度表达(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Baa).该模块富含许多与细胞分裂、细胞板形成、生长和典型胚胎发生的植物器官形态发生相关的氧化石墨烯术语(附加文件)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表S2)。gydF4y2BaSlWRI1gydF4y2Ba在拟南芥种子发育过程中,该基因通过调节脂肪酸和蔗糖之间的C分配来控制油的合成。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bab,额外的文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S3),与氧化石墨烯术语的存在相一致,使人联想到它的功能,如“对蔗糖的反应”和“丙酮酸乙酰辅酶a生物合成过程”(附加文件)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表S2)。该模块还包括主调节器gydF4y2BaSlFUSCA3gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba一)和gydF4y2BaSlDOG1-1gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bai).种子重的增加与ME3本特征基因的表达谱平行,说明ME3是调节脂质存储储备沉积的基因模块。gydF4y2Ba

种皮优先表达的基因模块gydF4y2Ba

模块ME20含有在15到35 DAF之间高表达的基因,并且富含与生长、细胞壁生物发生和粘液生物合成过程相关的氧化石墨烯(GO)术语(图)。gydF4y2Ba5gydF4y2BaB),突出种子的膨胀期和种皮层的分化。同样,ME15的特征基因瞬时表达在35 DAF时达到峰值,也富集了细胞壁相关的氧化石墨烯术语,包括与“木质素生物合成过程”和“对昆虫的防御反应”相关的术语(图1)。gydF4y2Ba5gydF4y2Bab,额外的文件gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表S2)。这表明,这两个表达模块可能代表一种种皮分化程序,在获得萌发能力之前建立保护屏障,从而防止成熟过程中后期的早熟萌发,保护生殖器官[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba].ME9含有399个基因,表达量从35增加到49个DAF。该模块的特征是与“果胶分解代谢”和“脱落/衰老过程”相关的氧化石墨烯术语。gydF4y2Ba5gydF4y2Bab)包括MAPKKK和几个NAC转录因子(附加文件gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表S2)。有趣的是,ME9含有几个果胶裂解酶基因,如Solyc04g015530.3.1,与果实脱落有关。其表达谱与已报道的番茄种子脱离果实组织的时间一致[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba].它还包含GO“对ABA的响应”(附加文件gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba表S2)与糖转运和半乳糖醇合成相关的几个基因(gydF4y2BaGolS2gydF4y2Ba, Solyc02g062590.3.1),棉子糖家族低聚糖的前体(RFO,附加文件gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表S2,附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S6)。gydF4y2Ba

胚胎优先表达的基因模块gydF4y2Ba

ME7是最大的胚胎特异性模块,在整个成熟的第二阶段都有基因表达,在许多生物学功能中富集,包括“对ABA的反应”(图1)。gydF4y2Ba5gydF4y2Bac)和“种子萌发的调控”(附加文件)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表S2),这可能反映了为避免胎生而进行的抑制活动。ME8含有406个基因,其转录本在胚胎中增加40 ~ 80 DAF。其特征是与细胞器RNA编辑(叶绿体和线粒体RNA处理,C到U编辑)相关的四个术语的过度表示,而这些术语仅由编码五肽重复蛋白的基因表示。另一个重要术语是“减数分裂重组中间体的分解”。仔细观察基因列表,发现了7个编码解旋酶和拓扑异构酶的基因,这些基因与DNA修复和基因组内重复序列的稳定性有关。从72 DAF开始的胚胎成熟晚期的小ME17没有显示出明显的氧化石墨烯(附加文件gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表S2),但我们注意到的四个正交的存在gydF4y2Ba赫卡特gydF4y2Ba基因,一种在发育过程中具有多种功能的转录因子[gydF4y2Ba47gydF4y2Ba),gydF4y2BaABA2gydF4y2Ba,参与ABA的合成。ME13,包含在15到42 DAF之间高表达的基因,反映了与胚胎发生相关的转录程序(图1)。gydF4y2Ba5gydF4y2Bac)。gydF4y2Ba

胚乳优先表达的基因模块gydF4y2Ba

ME6模块连接到核心ME1和ME3的胚胎特异性部分(图5)。gydF4y2Ba4gydF4y2Bab-c)由15 ~ 42 DAF的全种子和胚乳发育早期高表达的基因组成。该模块在与“茉莉酸代谢”相关的GO术语中被过度代表(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Bad).这个氧化氧化烯术语包含与其他几种植物激素相关的基因,包括水杨酸、生长素、油菜素内酯和ABA(附加文件)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表S2),可能是因为激素通路之间的相互作用,从的正交图中可以明显看出gydF4y2BaJASMONATE耐1gydF4y2Ba(gydF4y2BaJAR1gydF4y2Ba),是一种生长素响应蛋白,参与茉莉酸(JA)的合成。GO术语“体细胞胚胎发生”(Fig。gydF4y2Ba5gydF4y2Bad)和“ABA激活信号通路”均显示存在10个同源物gydF4y2BaLEC1-like。gydF4y2BaME6还富集了与脂肪酸生物合成过程调节相关的氧化石墨烯,这表明ME6代表了一种胚乳特异性表达模块,与胚胎后期发生和种子填充有关。ME18模块中的基因表现出短暂的表达谱,在49 DAF时达到峰值,并且只在一个GO术语中富集了5个与suberin生物合成、超长脂肪酸和角质合成相关的基因(附加文件)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表S2)。这可能反映了表皮屏障的分化[gydF4y2Ba48gydF4y2Ba].ME4是一个代表42 - 90 DAF成熟晚期的大表达模块。它被“基因沉默”富集(图。gydF4y2Ba5 dgydF4y2Ba)。有229个基因的ME11富含“染色质沉默”、“组蛋白去乙酰化”相关基因(图1)。gydF4y2Ba5gydF4y2Bad),“RNA转录的负调控”和“信号转导”(附加文件gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表S2)。gydF4y2Ba

模块-生理性状关联的量化gydF4y2Ba

我们的下一个目标是将生理特征的获得纳入研究。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)进入基因网络(图。gydF4y2Ba4gydF4y2BaB)识别可能控制这些性状的模块和中心基因。为了实现这一目标,我们基于皮尔逊相关系数(PCC,图1)确定哪些ME模块与每个被测性状显著相关。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)。脱水耐性的获取与ME10的相关性最高(PCC = 0.87)。该模块也与P50值相关,尽管具有较低的显著性水平。ME3 (PCC = -0.82)和ME6 (PPC = -0.81)模块与脱水耐受性呈负相关。这两个模块都富含脂肪酸生物合成相关的基因。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba额外的文件gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表S2)。其他活力性状(萌发/休眠释放、萌发速度、渗透胁迫萌发和长寿期(P50)均与ME2模块高度相关。ME2捕获了成熟后期,代表了一个独立的子网络(图1)。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)。没有发现其他模块与这些特征的任何一个高度相关(图。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba额外的文件gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表S2)。gydF4y2Ba

图6gydF4y2Ba
figure6gydF4y2Ba

与种子生理性状相关的模块特征基因(ME)的鉴定。上、下限对应PCC和gydF4y2BaPgydF4y2Ba分别价值。右边的刻度代表皮尔逊相关系数(PCC)gydF4y2Ba

与耐干性相关的保守调控基因模块的鉴定gydF4y2Ba

模块ME10与脱水耐受性的获得高度相关,包含280个基因,其中大量基因在种子中优先表达(图1)。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)。过代表分析揭示了与“TCA循环”、“籽油体生物生成”、“对干燥的响应”和“对ABA的响应”相关的功能gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表S2)。因为连通性高的基因更可能对生理性状产生较大的影响([gydF4y2Ba52gydF4y2Ba]和其中的参考),我们确定了那些模块内连通性最高的基因(即与模块的特征基因相关性最高的基因),以及与获得脱水耐性相关度最高的基因。将每个个体基因的模块隶属度(MM)值(即基因表达谱与模块特征基因之间的PCC)与基因显著性值(GS,即每个个体基因的表达谱与种子生理性状之间的PCC)进行对比(图1)。gydF4y2Ba7gydF4y2Baa). MM和GS值之间的结果相关性允许识别106个MM和GS值都很高的轮毂基因> 0.8(图1)。gydF4y2Ba7gydF4y2Baa,方框,附加文件gydF4y2Ba4gydF4y2Ba:表S3)。对25个顶级连接基因的分析显示,许多基因具有保护功能,分别是13个来自不同家族的胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA) (dehydrins, D-34),一个小热休克蛋白(sHSP)和两个油糖蛋白(表4)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)。为了研究其保守性,我们将我们的耐干性基因模块与两个数据集进行了比较,这些数据集代表了在获得耐干性种子时被激活的基因gydF4y2Bam . truncatulagydF4y2Ba[gydF4y2Ba49gydF4y2Ba和拟南芥[gydF4y2Ba50gydF4y2Ba].总共68个ME10模块的转录本出现在至少一个数据集中(附加文件gydF4y2Ba5gydF4y2Ba:表S4),聚在ME10的核心(图4)。gydF4y2Ba7gydF4y2Bac).它们大多与保护、解毒和修复功能有关。这些跨物种基因的存在表明,它们代表了一个高度保守的调节网络,控制着干旱耐受性。保守网络还包含一些已知的对种子活力很重要的调节因子gydF4y2Ba5gydF4y2Ba:表S4),例如gydF4y2Ba索莫纳斯gydF4y2Ba,一种ccch型锌指转录,已知通过激活光敏色素下游的ABA生物合成和抑制GA生物合成负调控种子萌发[gydF4y2Ba53gydF4y2Ba),gydF4y2Ba热冲击系数A2gydF4y2Ba(gydF4y2BaHSFA2gydF4y2Ba)和两个参与磷脂信号传导的基因(包括gydF4y2Ba外语教学/终端花1gydF4y2Ba直接同源的gydF4y2Ba花期之母gydF4y2Ba这是由ABA信号通路调节的gydF4y2Ba1gydF4y2Ba额外的文件gydF4y2Ba5gydF4y2Ba:表S4)。59%的基因(22个基因)属于这个保守的脱水耐受网络,是经过实验验证的拟南芥ABI3的直接靶点[gydF4y2Ba51gydF4y2Ba].它们在ME10内紧密连接。gydF4y2Ba7gydF4y2Bad).在ABI3调控之外,发现了其他转录因子(TF)和一些ABA信号/响应蛋白与脱水耐受性网络相关,如an的正交对数gydF4y2Ba脱落酸不敏感5-样蛋白4gydF4y2Ba和一个gydF4y2BaHVA22-like蛋白质gydF4y2Ba.(附加文件gydF4y2Ba5gydF4y2Ba:表S4)。gydF4y2Ba

图7gydF4y2Ba
figure7gydF4y2Ba

ME10共表达网络揭示了与耐脱水相关的轮毂基因。gydF4y2Ba一个。gydF4y2BaME10基因模块成员数与干旱耐受性基因显著性(rgydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.68,gydF4y2BapgydF4y2Ba值= 2.4 egydF4y2Ba−39gydF4y2Ba)。红色框表示与耐干性高度相关的基因。gydF4y2Bab。gydF4y2BaME10与种子优先表达的耐脱水相关基因的拓扑结构。gydF4y2Bac。gydF4y2Ba干旱耐受性相关基因上调的拓扑结构gydF4y2Bam . truncatulagydF4y2Ba(蓝色),拟南芥(绿色),两个物种(黑色)。数据来自[gydF4y2Ba49gydF4y2Ba,gydF4y2Ba50gydF4y2Ba),gydF4y2Bad。gydF4y2BaABI3规则成员的拓扑结构。数据来自[gydF4y2Ba51gydF4y2Ba]gydF4y2Ba

表1转录本与模块本征基因高度连接、与脱水耐受性获取高度相关的ME10轮毂基因前25位gydF4y2Ba

与获得种子活力有关的调控网络gydF4y2Ba

采用与耐干性模块ME10相似的方法来推断ME2的轮毂基因,该模块与休眠释放、渗透胁迫下萌发和长寿相关(图1)。gydF4y2Ba8gydF4y2Ba)。首先,从各性状的MM与GS之间的图谱中筛选出MM > 0.9的高度连接基因(448个基因)(图1)。gydF4y2Ba8gydF4y2Baa - c)。维恩图显示了这些基因列表之间的重叠,并显示出与特定性状更相关的基因。gydF4y2Ba8gydF4y2Bad).没有发现与胁迫下萌发或长寿相关的hub基因,而只发现了45个与休眠释放相关的基因(图1)。gydF4y2Ba8gydF4y2Bag).对83个常见轮毂基因的过代表分析显示,与叶绿体和线粒体中“翻译”和“mRNA处理/修饰”相关的氧化石墨烯术语丰富gydF4y2Ba6gydF4y2Ba:表S5)。检测到许多编码五肽和四肽重复蛋白的基因。在相关性最高的基因中,我们还发现了SHK1激酶结合蛋白1和蛋白精氨酸甲基转移酶(gydF4y2BaPRMT5, Solyc08g005970.3.1gydF4y2Ba),该基因已知可调节pre-mRNA剪接、种子发育和应激反应([gydF4y2Ba54gydF4y2Ba]和mRNA腺苷甲基化酶(gydF4y2BaSolyc08g066730gydF4y2Ba)。在休眠释放和长寿之间的176个共同基因列表中,与叶绿体和线粒体相关的mRNA处理术语显著丰富(图1)。gydF4y2Ba8gydF4y2Baf,额外的文件gydF4y2Ba6gydF4y2Ba:表S5)。对只与休眠相关的基因也做了同样的观察。从这个分析来看,ME2似乎代表了一个调控子网络,它将种子活力的获得与胚胎和胚乳中转录后调控的诱导结合起来。在与休眠和长寿相关的基因中,我们发现了一些与光、昼夜节律和花期控制相关的基因同源,如gydF4y2Ba光敏色素与开花时间gydF4y2Ba(gydF4y2BaPFT1gydF4y2Ba,gydF4y2BaSolyc05g009710.4.1gydF4y2Ba),gydF4y2Ba胚胎缺陷1507gydF4y2Ba(gydF4y2BaSolyc06g065300.4.1gydF4y2Ba的剪接,一种死亡解旋酶gydF4y2Ba开花轨迹CgydF4y2Ba(gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba) [gydF4y2Ba55gydF4y2Ba),gydF4y2Ba早花4,elf4gydF4y2Ba(gydF4y2BaSolyc06g076960.2.1gydF4y2Ba),使生物钟与光和温度同步[gydF4y2Ba56gydF4y2Ba的同义词gydF4y2BaFRIGIDAgydF4y2Ba(gydF4y2BaSolyc04g072200.3.1gydF4y2Ba),gydF4y2BaPRMT5gydF4y2Ba上面提到的。gydF4y2Ba

图8gydF4y2Ba
figure8gydF4y2Ba

与种子活力相关的ME2轮毂基因。gydF4y2Baa.-c。gydF4y2BaME2基因模块成员数与萌发基因意义的关系(A, rgydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.8;gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 1 egydF4y2Ba−200gydF4y2Ba),萌发−0.3 MPa (B, rgydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.76,gydF4y2BapgydF4y2Ba值< 1 egydF4y2Ba−200gydF4y2Ba)和长寿(C, rgydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.78,gydF4y2BapgydF4y2Ba值< 1 egydF4y2Ba−200gydF4y2Ba)。红色框表示与所示性状高度相关的高度连接基因。gydF4y2Bad。gydF4y2Ba448个顶部连接基因的维恩图主要与休眠释放、胁迫萌发和长寿相关。e -gydF4y2BaggydF4y2Ba.与休眠释放相关的主要生物功能被过度表达gydF4y2BaegydF4y2Ba,常见的休眠释放和长寿gydF4y2BafgydF4y2Ba常见于休眠释放、胁迫萌发和长寿或gydF4y2BaggydF4y2Ba

与生理特征相关的组织特异性模块的鉴定gydF4y2Ba

到目前为止,用来识别与种子活力相关的模块的方法只识别了那些模块本征基因图谱与胚乳和胚胎中种子活力获取的增加相关的模块gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S7)。然而,该分析排除了包含只在胚乳或胚胎中表达的基因模块,因为相关性只在一个种子组织中高度相关,因此降低了所有样本中性状的整体PCC值(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S7)。为了识别与种子活力相关的胚和胚乳特异性基因模块,我们在11个胚乳组织样本和11个胚胎组织样本中保留了那些转录水平与种子活力性状获取相关的基因。这些高度相关的基因在胚胎中的投射。gydF4y2Ba9gydF4y2Baa-c)或胚乳。gydF4y2Ba9gydF4y2Bad-f)如图所示,之前识别的两个组织的ME2(−0.8 > PPC > 0.8,图所示。gydF4y2Ba9gydF4y2Baa).图中高亮显示的模块对比。gydF4y2Ba9gydF4y2Ba与如图所示的组织特异性模块。gydF4y2Ba4gydF4y2Bab另外发现了一个胚胎特异性模块(ME7,见箭头图。gydF4y2Ba9gydF4y2Bab)和一个胚乳特异性模块(ME4,见箭头图。gydF4y2Ba9gydF4y2Bad)。gydF4y2Ba

图9gydF4y2Ba
figure9gydF4y2Ba

与种子活力相关的组织特异性轮毂基因。gydF4y2Baf。gydF4y2Ba胚和胚乳特异性基因的阳性(PCC > 0.8,红色)和阴性(PCC < -0.8,蓝色)在基因网络上的分布与种子活力性状相关。黑色箭头指向与种子活力相关的组织特异性子网络。gydF4y2Bag-h。gydF4y2BaME7中与休眠释放、−0.3 MPa萌发和寿命呈正相关基因的维恩图gydF4y2BaggydF4y2Ba和ME4gydF4y2BahgydF4y2Ba.gydF4y2Ba我。gydF4y2Ba从维恩图比较不同基因集对应的最显著过代表生物功能gydF4y2BahgydF4y2Ba的ME4gydF4y2Ba

胚胎特异性ME7含有大部分与渗透胁迫下萌发高度相关的基因(图1)。gydF4y2Ba9gydF4y2Bab).网络中描述的ME7模块中与不同性状相关的基因的维恩图显示,只有两个基因(gydF4y2BaSolyc03g095977.1.1gydF4y2Ba而且gydF4y2BaSolyc03g095973.1。gydF4y2Ba1)三个活力性状之间存在共性(图1)。gydF4y2Ba9gydF4y2Bag).两者都被认定为gydF4y2BaABI4gydF4y2Ba,一种调节拟南芥休眠的多功能转录因子[gydF4y2Ba57gydF4y2Ba].休眠释放和长寿之间的两个共同基因编码一个gsl型酯酶/脂肪酶和gydF4y2BaAINTEGUMENTA-like 5gydF4y2Ba(gydF4y2BaAIL5gydF4y2Ba),也被称为gydF4y2BaCHOTTO1gydF4y2Ba.在仅与胁迫下萌发相关的31个基因中,3个tf和2个酶指向细胞壁的作用,如同源物gydF4y2BaBEL1-Like HOMEODOMAIN 4gydF4y2Ba(gydF4y2BaSlBLH4gydF4y2Ba,gydF4y2BaSolyc02g065490.4.1gydF4y2Ba),gydF4y2BaBLH2gydF4y2Ba(Solyc04g079830.2.1),两者都涉及调节果胶去甲基化,与gydF4y2Ba象37gydF4y2Ba(gydF4y2BaSlTBL39gydF4y2Ba,gydF4y2BaSolyc03g006220.4.1gydF4y2Ba),一种udp -葡萄糖转移酶(gydF4y2BaSolyc05g053120.1.1gydF4y2Ba)与木质素代谢有关,也是脂质转移蛋白家族的一员(gydF4y2BaSolyc10g075050.2.1gydF4y2Ba额外的文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:表S1)。此外,与调控细胞生长和细胞器细胞身份有关的基因被表示为存在同源物gydF4y2BaBLH8gydF4y2Ba(gydF4y2BaSolyc11g069890.3.1gydF4y2Ba),gydF4y2Ba生长调节因子5gydF4y2Ba(gydF4y2BaSolyc07g041640.3.1gydF4y2Ba),gydF4y2Ba含有33蛋白的Nac结构域gydF4y2Ba(gydF4y2BaSolyc12g017400.3.1gydF4y2Ba),gydF4y2BaKANADI2gydF4y2Ba(gydF4y2BaSolyc06g066340.4.1gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

胚乳特异性模块ME4含有许多与休眠释放和寿命密切相关的基因,在渗透胁迫下与萌发关系较小(箭头图)。gydF4y2Ba9gydF4y2Bad-f)。该模块中大部分正相关基因(442个)与所有三个性状(26%,117个基因)或与休眠释放和寿命(58%,256个基因)相关。氧化石墨烯富集分析揭示了这两个数据集之间的功能重叠。gydF4y2Ba9gydF4y2Ba我额外的文件gydF4y2Ba7gydF4y2Ba:表S6)。它们都表现出与对抗病原体的防御反应广泛相关的几个术语。对这些基因列表中存在的基因进行更详细的观察,发现了几个编码不同转座酶的同源基因,一个含有DDE-4结构域的蛋白质也与转座酶活性密切相关,一个与DNA修复相关的SNF2解旋酶。发现6个编码丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶7长形蛋白的序列在萌发和长寿之间有共同之处,其中7个与3个性状共有。这个基因(gydF4y2Ba也就是维持分生组织如3,MAIL3gydF4y2Ba)参与转座元件沉默[gydF4y2Ba58gydF4y2Ba].与DNA修复相关的其他基因(gydF4y2BaSolyc01g105520.3.1gydF4y2Ba,gydF4y2BaSolyc01g105530.3.1gydF4y2Ba,gydF4y2BaSolyc01g109460.3.1gydF4y2Ba)在与这三个性状相关的基因中发现。这表明一个与基因组稳定性相关的过程是主动启动的。接下来,两个数据集都包含与休眠相关的信号功能基因,即OPDA还原酶(gydF4y2BaSolyc11g032230.3.1gydF4y2Ba)、GA信号(gydF4y2BaGAMYBgydF4y2Ba的三个谬误gydF4y2BaRGA-like 3gydF4y2Ba一种抑制睾丸破裂的GA信号阻遏剂)和两种gydF4y2Ba乙烯INSENSTIVE 3gydF4y2Ba(附加文件gydF4y2Ba7gydF4y2Ba、表S6)。常见的列表还显示了许多与细胞壁活性相关的基因,包括14个udp -糖基转移酶。与休眠释放相关的基因列表包含许多功能未知的基因(附加文件gydF4y2Ba7gydF4y2Ba:表S6)。仔细观察与长寿相关的14个基因,发现已知的ABA/GA信号通路的调控因子,如gydF4y2BaPYL5gydF4y2Ba, ABA受体和gydF4y2BaRAV1gydF4y2Ba(与ABI3/VIP1相关)的B3转录因子gydF4y2BaABI3gydF4y2Ba,gydF4y2BaABI4gydF4y2Ba,gydF4y2BaABI5gydF4y2Ba[gydF4y2Ba59gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

讨论gydF4y2Ba

晚种子成熟决定了一个与种子活力相关的转录程序gydF4y2Ba

种子晚熟是指种子灌浆基本结束,获得种子活力性状的成熟时期[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba].在番茄共表达网络中,表达模块ME2、胚乳特异性ME4和胚胎特异性ME7捕获了这一时期。我们对转录变化、基因模块的拓扑结构、标记基因的表达谱和活力性状的获取的PCA分析显示,这一阶段开始于49 DAF左右。这也代表了不可能从种皮中提取完整的RNA的时刻,这表明它的死亡可能是番茄晚熟程序的一部分。与果实发育有关,晚种子成熟至少在果实成熟或破裂期开始前10天开始。gydF4y2Ba

在整个种子成熟后期,种子含水量保持在50%左右,这与迄今为止在其他物种的分子水平上描述的种子发育不同。因此,涉及到ABA合成和胚胎内部和发育中的种子周围的低水势的机制被认为是避免胎生的必要机制[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba,gydF4y2Ba12gydF4y2Ba].在番茄中,在发育30天左右,各种种子组织中的ABA含量增加[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba与此相一致的是,在ME1中发现了许多ABA合成基因。种皮强度的增加可能会限制胚胎的生长[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba,gydF4y2Ba60gydF4y2Ba而在种皮特异性ME15中发现了这一证据。此外,所有表达模块的GO富集分析也指出了晚期ME7和ME12模块在抑制胎生中的重要作用,并强调了假定的候选基因。两个模块都在“萌发的负调控”(GO:0010187)中得到了丰富。在这一GO术语中,ME12包含了两个锌指CCCH结构域蛋白对应的hub基因,分别具有两个和三个拷贝。拟南芥种子中的一种基因突变体,gydF4y2BaOXS2gydF4y2Ba,在萌发过程中ABA不敏感[gydF4y2Ba61gydF4y2Ba].ME7包括gydF4y2BaSlABI4gydF4y2Ba,gydF4y2BaSlABI5-likegydF4y2Ba以及8个与根静止中心的建立和生长素运输相关或必不可少的转录调控因子,包括几个AP2-EREP(如AP2-EREP)。gydF4y2BaAIL5gydF4y2Ba,gydF4y2BaBABYBOOMgydF4y2Ba,gydF4y2BaPLETHORA2,稻草人gydF4y2Ba)和两个gydF4y2BaBHLHgydF4y2Ba转录因子(gydF4y2Ba光敏色素相互作用因子8gydF4y2Ba抑制拟南芥萌发[gydF4y2Ba62gydF4y2Ba),gydF4y2BaABNORMALROOT5gydF4y2Ba(ABS5)调节血管发育和根尖分生组织和生长素稳态。因此,根顶分生组织可能是通过生长素和ABA抑制胎生的重要调节途径。gydF4y2Ba

在胚和胚乳中,除了抑制萌发和诱导种子活力外,成熟后期还有许多与转录后调控、mRNA处理和基因沉默相关的氧化石墨烯术语。这也是在gydF4y2Bam . truncatulagydF4y2Ba[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba],表明需要重新洗牌mRNA转录本种群,以保留那些将被动员以确保萌发的mRNA转录本[gydF4y2Ba63gydF4y2Ba,gydF4y2Ba64gydF4y2Ba].考虑到番茄种子是在水环境中成熟的,这种重组显然不是由成熟干燥引起的。在干燥的拟南芥种子中,储存的mrna被保守在形成单链和多链体的核糖核酸复合体中[gydF4y2Ba63gydF4y2Ba].将这些存储的mrna与番茄数据集进行比较,发现它们与单体没有显著重叠(根据ME,在0.1 - 2%之间),而在拟南芥中,它们代表了存储转录本的50%。人们很容易推测,在单染色体复合体中储存的mRNA可能代表一种与干燥种子相关的特定形式。然而,ME2中的基因可能是合成在收获后干燥或种子传播过程中形成单体的核糖核体机制所必需的。这是由只有在ME2中发现的“核糖体亚单位生物发生”等术语的显著富集所支持的。与其他番茄表达模块(3.6%的重叠)相比,ME2与拟南芥干种子中与多体相关的转录本有显著的重叠(22%)。在22%(125)个转录本中,27个转录本与活力的增加高度相关,可能是调控转录后过程的候选基因。其中一半编码四肽/五肽重复结构域蛋白,为这些知之甚少的结构域蛋白开辟了新的研究途径。gydF4y2Ba

与获得耐干燥性相关的集线器基因也可能有助于长寿gydF4y2Ba

干旱耐受性是在种子灌浆阶段获得的。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba),如De Castro等人先前观察到的。2006 [gydF4y2Ba6gydF4y2Ba],对应于基因共表达模块ME10。两种非胚乳种子中ME10基因与之前鉴定的耐干性基因的比较[gydF4y2Ba49gydF4y2Ba,gydF4y2Ba50gydF4y2Ba,gydF4y2Ba65gydF4y2Ba]揭示了一个由37个基因组成的保守网络,编码广泛的功能,包括保护(LEA和HSP)、代谢、抗氧化(1-cys-过氧化物蛋白)和信号/转录(例如SOMNUS,gydF4y2BaSolyc07g053750.1.1gydF4y2Ba)。在这个保守的网络中,59%(22个)的基因与ABI3调控相关,证实了它在胚胎和胚乳中都受到ABI3的调控。在拟南芥中,ME10不仅包含与干旱耐受性有关的枢纽基因,而且还包含几个功能缺失导致寿命缩短的基因gydF4y2Ba5gydF4y2Ba:表S4)。这些基因与DNA和蛋白质修复有关(gydF4y2BaPARP3gydF4y2Ba,gydF4y2BaSolyc11g067250.3.1gydF4y2Ba[gydF4y2Ba66gydF4y2Ba),gydF4y2BaMSRB1 Solyc07g062060.3.1gydF4y2Ba[gydF4y2Ba67gydF4y2Ba和抗氧化机制(一种脂脂素)gydF4y2BaSolyc07g005210.3.1gydF4y2Ba[gydF4y2Ba68gydF4y2Ba,一种苹果酸酶gydF4y2BaSolyc08g066360.3.1gydF4y2Ba,gydF4y2BaSolyc12g008430.3.1gydF4y2Ba[gydF4y2Ba69gydF4y2Ba,在Sano等人的评论。[gydF4y2Ba70gydF4y2Ba])。另一个与长寿有关的基因是gydF4y2Bagalactinol合酶1gydF4y2Ba(gydF4y2BaSlGolS1gydF4y2Ba),是RFO合成中第一个参与的酶(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S6A [gydF4y2Ba14gydF4y2Ba,gydF4y2Ba60gydF4y2Ba,gydF4y2Ba71gydF4y2Ba])。在ME10和晚期成熟模块ME2、ME7或ME4中均未出现与RFO代谢相关的其他转录本。RFO在胚乳种中的作用可能更为复杂,这从两者的表达谱可以看出gydF4y2Ba高尔gydF4y2Ba和棉子糖合酶基因(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S6)。gydF4y2BaSlSIP1gydF4y2Ba(gydF4y2BaSolyc07g065980.3。gydF4y2Ba1),一种棉子糖合成酶,其功能的丧失导致拟南芥的寿命缩短[gydF4y2Ba14gydF4y2Ba],在种子发育早期和种皮中高度表达gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,图S6)。另一个gydF4y2Ba高尔gydF4y2Ba(gydF4y2BaSolyc01g079170.3。gydF4y2Ba1)和几个棉子糖合成酶基因在种皮中也有高表达,表明RFO代谢在种子发育过程中除了在干燥状态下保护细胞结构外可能还有其他作用。gydF4y2Ba

在75% RH和35°C的存储条件下,以P50衡量的最大寿命超过80天。根据最近一项基于60% RH, 35°C老化的寿命调查,考虑到这类种子的中位P50为50d,如此高的值将使番茄种子属于长寿命类别[gydF4y2Ba72gydF4y2Ba].红果期被认为是种子活力最大的时期,在红果期之后,其寿命持续增加[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba73gydF4y2Ba].这一结果与之前对同一品种的研究不同,之前的研究表明,种子在发育约55d后,在40°C、14%湿度的条件下贮藏,其寿命没有进一步增加[gydF4y2Ba73gydF4y2Ba].这种差异不能像以前那样用休眠来解释[gydF4y2Ba73gydF4y2Ba因为在这里,储存的种子被吸收在30毫米的KNO中gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba释放休眠。寿命的逐渐增加是伴随着休眠释放的(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)。De Castro等人也观察到了种子休眠的部分释放。[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba].与Demir等人1992年的研究相反[gydF4y2Ba73gydF4y2Ba和贝里等人。1991 [gydF4y2Ba5gydF4y2Ba],在我们的研究中,种子从45 DAF开始的发芽率很高。这种差异可能是由于母体植物环境的差异导致了休眠释放速度的差异。事实上,在商业种子生产环境中,当从生长在低光、温暖和高湿的雨季的植物中收获发育中的种子时,在授粉后的45至70天内,萌发速度翻了一番[gydF4y2Ba13gydF4y2Ba].相比之下,冬季植物收获的种子在授粉50天后萌发达到最大值,光照强度是雨季的两倍,但温度比雨季低10℃[gydF4y2Ba13gydF4y2Ba].营养溶液也可能产生差异,因为在果实发育过程中施用的硝酸盐水平对休眠有深远影响[gydF4y2Ba36gydF4y2Ba,gydF4y2Ba74gydF4y2Ba].在其他物种中,母体环境也被发现影响种子寿命[gydF4y2Ba14gydF4y2Ba,gydF4y2Ba31gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

休眠和长寿可能是由多效性中枢基因控制的gydF4y2Ba

萌发时间的增加反映了休眠释放与寿命的增加是一致的。明显的负相关(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)可能反映了部分由多效性基因控制的共同调节过程,而不是时间上的巧合。这类基因的存在以前就有报道过[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba,gydF4y2Ba24gydF4y2Ba,gydF4y2Ba75gydF4y2Ba].在这项研究中,发现了一些基因的表达与这两种种子性状高度相关,被认为是可能具有控制休眠和长寿的多效功能的候选基因。在ME2模块中,控制开花的基因的存在与环境控制的休眠开花多效作用的概念是一致的[gydF4y2Ba76gydF4y2Ba].我们也发现gydF4y2Ba休眠制造商1gydF4y2Ba(gydF4y2BaDRM1gydF4y2Ba,gydF4y2BaSolyc03g006360.3.1gydF4y2Ba),这是一种生长素调节基因,被用作芽休眠的标记,但在拟南芥种子中没有[gydF4y2Ba77gydF4y2Ba].的GRAS域gydF4y2BaPROCERAgydF4y2Ba该基因也被发现对休眠和寿命有多效性影响[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba].gydF4y2BaPROCERAgydF4y2Ba没有包括在我们的网络中,因为其表达的可变性使其刚好低于我们的分析中要保留的阈值水平。然而,gydF4y2BaPROCERAgydF4y2Ba表达与作为长寿和休眠的假定调节器的作用是一致的(图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Baj).在胚乳中较高表达水平的意义仍有待评估。在拟南芥中,从6个RIL群体的成熟种子中发现休眠与寿命呈负相关,GAAS5/DOG1基因座控制这两个性状[gydF4y2Ba24gydF4y2Ba,gydF4y2Ba78gydF4y2Ba].在番茄中,发现了两个具有不同表达谱的同源体。gydF4y2BaSlDOG1-2gydF4y2Ba成绩单(gydF4y2BaSolyc03g006120.4.1gydF4y2Ba)属于ME10,在胚和胚乳中均表达,与休眠的解除和寿命的增加呈负相关(图5)。gydF4y2Ba3.gydF4y2BaH),使它成为控制这两种特征的另一种潜在候选者。然而,对番茄中DOG基因家族进行系统发育分析是有必要的,因为该基因与番茄的休眠基因同源gydF4y2Ba3玩的不亦乐乎。gydF4y2Ba

ABI4gydF4y2Ba而且gydF4y2BaCHOTTO1gydF4y2Ba是否与胚胎中种子活力的获得有关gydF4y2Ba

我们的WGNCA分析揭示了在组织水平上调节种子活力的一系列额外的候选枢纽基因。在胚胎中,发现了三个相互关联的基因:两个gydF4y2BaSlABI4gydF4y2Ba基因和gydF4y2BaCHOTTO1gydF4y2Ba.这与之前的数据一致,表明这两个基因都是ABA下游种子休眠的调节因子,并在相同的遗传途径中起作用[gydF4y2Ba57gydF4y2Ba,gydF4y2Ba79gydF4y2Ba),虽然gydF4y2BaCHOTTO1gydF4y2Ba据报道,在吸胀过程中有显著的抑制发芽作用,而不是在种子发育过程中。由于番茄种子保持水分,在番茄种子成熟过程中可能存在类似的机制。gydF4y2BaABI4gydF4y2Ba可能是一个在成熟过程中比文献中显示的更重要的基因,因为它也在与种子寿命相关的成熟网络中被发现gydF4y2Bam . truncatulagydF4y2Ba[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba].ABI4和CHOTTO1在调节休眠释放和延长寿命方面的精确协同作用,以及为什么它们只在发育中的胚胎中起作用仍有待确定。假定的线索可能是这两个基因构成了与GA的交叉对话[gydF4y2Ba57gydF4y2Ba,gydF4y2Ba79gydF4y2Ba并参与发芽过程中的葡萄糖和硝酸盐反应,这两种代谢产物调节休眠[gydF4y2Ba80gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

胚乳特异性转录组特征突出了与种子活力相关的多种调节功能gydF4y2Ba

与胚胎相反,胚乳显示出大量与种子活力相关的轮毂基因(图。gydF4y2Ba9gydF4y2Bah). 81%的ME4基因在网络中有表达,而18%的胚胎特异性ME7基因在网络中有表达,表明胚乳中有更紧密的共调控。网络中ME7和ME4之间缺乏联系,强化了每个组织的特定发育轨迹的想法。与激素(ABA, JA,乙烯,karrikins)相关的氧化GO术语的数量和种类表明胚乳在调节种子活力方面起着重要作用。的高表达一致gydF4y2BaPROCERAgydF4y2Ba在胚乳中,参与GA信号通路的附加基因的存在可能对控制种子活力有重要意义。其次是与防御相关的基因的富集。gydF4y2Ba9gydF4y2Bai),另一个值得进一步研究的有趣观察结果是“基因沉默”GO术语的显著丰富(附加文件gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表S2)。它包含与rna定向的DNA甲基化途径和蛋白质翻译后调节相关的基因,这是已知的调节休眠的机制[gydF4y2Ba81gydF4y2Ba].胚乳参与胚胎的发育和在吸胀期间的休眠并不新鲜,但这一作用延伸到种子的晚期成熟,也涉及到在胁迫下的寿命和萌发,这一事实很有趣。总的来说,这使得番茄胚乳成为研究组织相互作用如何控制种子活力等复杂性状的绝佳模型。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

我们利用胚胎、胚乳、种皮和全粒的时间序列样本,连接种子年龄和果实成熟阶段,构建了与成熟过程中种子活力获取相关的高分辨率转录组图谱。该WGCNA揭示了时间和空间基因表达模块,并确定了以转录后调控过程为特征的晚期成熟阶段。在这一时期,休眠的解除和长寿的获得以及胁迫下的萌发是同时获得的。与脱水耐受性相关的转录组重编程在胚乳和胚胎之间普遍存在,在其他非胚乳物种中也有部分保守。共表达分析和基于基因活力-性状的测量突出了胚胎和胚乳中与胁迫下休眠、长寿和萌发相关的共同和特殊的发育轨迹。在调控种子活力的轮毂基因中,ABI4是胚所特有的,而与基因组稳定性、病原防御和ABA/GA信号相关的基因是胚乳所特有的。候选基因列表假定控制种子活力指向mRNA代谢和转录后过程和开花基因的作用。我们的数据和共表达网络为深入了解与种子活力获取相关的基因表达动态提供了宝贵的资源。该图集可以使用BAR U Toronto的eFP浏览器进行数据挖掘和可视化gydF4y2Bahttp://bar.utoronto.ca/efp_tomato/cgi-bin/efpWeb.cgi?dataSource=SEED_Lab_AngersgydF4y2Ba.gydF4y2Ba

方法gydF4y2Ba

植物材料gydF4y2Ba

的种子gydF4y2Ba茄属植物lycopersicumgydF4y2Ba简历。摇钱树是从法国昂热的圣玛尔Ferme de圣玛尔获得的。2017年和2018年11月至5月期间,在法国昂热的受控温室条件下,在10升的花盆中种植植物,花盆中含有基质(爱尔兰泥炭、珍珠岩、椰子纤维;50/40/10;V / V / V),用营养液浇灌,补充250 μmol m 16 hgydF4y2Ba2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba光。昼夜温度维持在23°C/20°C。每天在花朵开花期对花朵进行标记,然后根据果实的年龄(15 - 49 DAF)和成熟阶段(破碎到红熟),根据赤道区和花柱区颜色进行采集(附加文件)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S8)。使用色度计(CM-2600d,柯尼卡美能达,东京)监测色相颜色。根据果实在桁架上的位置(即破碎期果实后的第二个果实)选择成熟的青果。番茄种子的活力会因果实在母株上的位置而异[gydF4y2Ba82gydF4y2Ba].因此,在每个发育阶段,从第3至第6桁架的果实,第一个近端和最后一个远端果实被丢弃的21-30个果实。为了进行生理分析,从至少18种植物的至少21个果实中立即提取种子,方法是将子房组织在果酸溶解酶溶液(Lafazym CL®,法国莱夫特)中培养1小时,然后用水大量清洗以去除果实组织的残余。之后,种子在室温下,在43% RH的空气下快速干燥,然后在种子表型鉴定前,在4℃下密封保存。为了进行转录组学分析,从果实赤道部分手动提取种子。人工解剖胚胎、胚乳和种皮,立即在液氮中冷冻,并在- 80°C保存,然后进行RNA分离。gydF4y2Ba

种子性状表现型gydF4y2Ba

在96°C下干燥2天后,对3个种子进行3 ~ 5个重复,测定鲜重和干重,以重量法测定水分含量。为了评估萌发能力,将50个干燥种子的三倍体置于直径9厘米的培养皿中滤纸(Whatman No1)上,在20°C的黑暗环境中浸泡8天。为了评估在压力条件下的发芽情况,将干燥的种子在−0.3 MPa的聚乙二醇(PEG 8000, Sigma)溶液中浸泡15天[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba].每天对种子的发芽情况进行评分,种子的胚根突出,直径为> 2毫米。为了评估干燥耐受性,种子在30 mM KNO室温下被吸收gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba4°C分层5d以去除剩余休眠,然后置于20°C(如上所述)评估萌发。为了测试寿命,种子被平衡在75% RH在20°C 7 d,然后转移到35°C密封袋。在不同的贮藏间隔,50个种子被回收和吸收使用脱水耐受协议。利用R对三参数对数逻辑模型进行拟合,评估种子批次失去50%萌发(P50)所需的储存时间。gydF4y2Ba

RNA测序和转录组分析gydF4y2Ba

根据制造商说明(协议5.1),使用NucleoSpin®RNA植物和真菌试剂盒(machery - nagel, Düren,德国)从10至20个新鲜收获的种子中提取总RNA,无需在56°C下进行孵育步骤,使用以下推荐的样品类型:苜蓿为胚胎,马铃薯根茎为胚乳,葡萄藤叶为种皮。使用NanoDrop ND-1000 (NanoDrop Technologies)测定RNA数量,使用2100生物分析仪(Agilent Technologies, Santa Clara, USA)评估RNA质量(RIN > 7.1)。cDNA文库制备和单端测序(SE50, 20 M)由北京基因组研究所(gydF4y2Bahttps://www.bgi.comgydF4y2Ba)使用DNBseq™技术。经过质量控制,将高质量reads映射到番茄基因组参考文献SL4.0 [gydF4y2Ba83gydF4y2Ba],使用版本0.14.1的SALMON准定位校准ITAG 4.0的基因模型[gydF4y2Ba84gydF4y2Ba].对于基因表达分析,RNA-Seq原始数据首先使用edgeR包中的CPM函数归一化为百万分数(CPM) [gydF4y2Ba85gydF4y2Ba].在至少一个发育阶段/组织中平均CPM大于1的转录本,在所有样本类型(组织类型和发育阶段)中变异系数为log2 CPM > 0.2的转录本被保留用于进一步分析,得到15,173个基因。与果实、叶、根和花转录组相比,整个种子和种子组织中转录本的含量至少是其10倍[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba,gydF4y2Ba43gydF4y2Ba,gydF4y2Ba44gydF4y2Ba]被认为是“优先表达的种子”。同样,如果基因在特定的种子组织中表达量至少是其他种子组织的10倍,则被定义为优先表达。差异表达基因(DEGs)检测采用R中DESeq2包(v1.22.2) [gydF4y2Ba86gydF4y2Ba];基因与日志gydF4y2Ba2gydF4y2BaFC > 1或<−1和BH < 5%被认为是差异表达。根据ITAG4.0和GO术语分配基因注释,用OmicsBox (gydF4y2Bahttps://www.biobam.com/omicsbox/gydF4y2Ba)。使用R中topGO包(v2.34.0)进行氧化石墨烯富集分析[gydF4y2Ba87gydF4y2Ba运用费雪精确度检验和加权01方法。与…谈判gydF4y2BapgydF4y2Ba-value < 0.001被认为显著富集。gydF4y2Ba

表达数据使用RPKM进行总结,并在多伦多大学的BAR数据库中建立数据库。使用Adobe Photoshop生成图像,如Winter等人所述。2007 [gydF4y2Ba88gydF4y2Ba并生成一个XML文件,将RNA-seq样本与图像的区域相关联。RNA-seq数据可以在基因的基础上通过输入基因标识符gydF4y2Bahttp://bar.utoronto.ca/efp_tomato/cgi-bin/efpWeb.cgi?dataSource=SEED_Lab_AngersgydF4y2Ba

基因共表达网络分析与模块生理性状关联的量化gydF4y2Ba

使用R中WGCNA包(v1.68)鉴定共表达网络模块和集线器基因[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba].模块检测采用自动一步网络构建,power(软阈值)设置为26,minModuleSize设置为30,maxBlockSize设置为20,000,mergeCutHeight设置为0.20,TOMType设置为unsigned。边缘邻接阈值设置为0.15,使用Cytoscape (v 3.7.1)中的预紧力定向布局可视化包含6399个节点和411,826条边的结果网络。利用特征基因表达谱与种子生理性状之间的Pearson相关性,确定了与种子生理性状显著相关的模块。gydF4y2Ba

在相关模组中,以个体基因与种子生理性状之间的Pearson相关性(GS)和模组特征基因与基因表达谱之间的Pearson相关性(MM)对重要基因进行鉴定。利用GS和MM测量,可以识别出对感兴趣性状具有较高显著性的基因以及感兴趣模组中具有较高模组隶属度的基因。通过计算基因表达量与两种组织生理性状的Pearson相关性,鉴定与种子生理性状相关的胚或胚乳基因。然后将相关性大于0.8或小于0.8的基因投射到Cytoscape中的基因网络上。gydF4y2Ba

数据和材料的可用性gydF4y2Ba

本文中使用的番茄品种已上市。根据法国和欧洲的法律,种子是在“Ferme de saint Marthe”购买的。因此不需要进一步的批准。gydF4y2Ba

支持本文结论的数据集可在NCBI基因表达综合库(GSE155838和[gydF4y2Bahttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE155838gydF4y2Ba)和在eFP浏览器中。gydF4y2Ba

http://bar.utoronto.ca/efp_tomato/cgi-bin/efpWeb.cgi?dataSource=SEED_Lab_AngersgydF4y2Ba

支持本文结论的数据集包含在本文及其附加文件中。从网络来源获得的数据集,随后在本研究中分析如下。番茄基因组参考资料SL4.0可在gydF4y2Baftp://ftp.solgenomics.net/tomato_genome/annotation/ITAG4.0_release/gydF4y2Ba.用于确定种子特异性表达的数据集访问是gydF4y2BaPRJNA391024 (gydF4y2Ba番茄果实发育和成熟的高分辨率时空转录组定位gydF4y2Ba), PRJNA282940 (gydF4y2Ba地理:gydF4y2BaGSE68500,gydF4y2BaHsfA2控制番茄雄性生殖组织发育和胁迫调节热胁迫保护机制的活性gydF4y2Ba)和PRJNA307656 (gydF4y2BaGAME9在植物的甲戊二酸途径中调节类固醇生物碱和上游类异戊二烯的生物合成gydF4y2Ba可以在gydF4y2Bahttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/gydF4y2Ba

缩写gydF4y2Ba

阿坝:gydF4y2Ba

脱落酸gydF4y2Ba

CPM:gydF4y2Ba

每百万计数gydF4y2Ba

DAF):gydF4y2Ba

几天后开花gydF4y2Ba

度:gydF4y2Ba

差异表达基因gydF4y2Ba

DT:gydF4y2Ba

脱水耐性gydF4y2Ba

DW:gydF4y2Ba

干重gydF4y2Ba

新兴市场:gydF4y2Ba

胚胎gydF4y2Ba

结束:gydF4y2Ba

胚乳gydF4y2Ba

遗传算法:gydF4y2Ba

赤霉酸gydF4y2Ba

走:gydF4y2Ba

基因本体论gydF4y2Ba

g:gydF4y2Ba

基因的意义gydF4y2Ba

是:gydF4y2Ba

茉莉酸gydF4y2Ba

LALF:gydF4y2Ba

LEC1、ABI3、FUS3、LEC2gydF4y2Ba

我:gydF4y2Ba

模块eigengenegydF4y2Ba

MM:gydF4y2Ba

会员模块gydF4y2Ba

主成分分析:gydF4y2Ba

主成分分析gydF4y2Ba

PCC:gydF4y2Ba

皮尔逊相关系数的gydF4y2Ba

QTL:gydF4y2Ba

数量性状位点gydF4y2Ba

RFO:gydF4y2Ba

棉子糖家庭低聚糖gydF4y2Ba

RH:gydF4y2Ba

相对湿度gydF4y2Ba

瑞来斯:gydF4y2Ba

重组自交系gydF4y2Ba

RNA-seq:gydF4y2Ba

RNA序列gydF4y2Ba

史:gydF4y2Ba

种子gydF4y2Ba

SC:gydF4y2Ba

种皮gydF4y2Ba

柠檬酸:gydF4y2Ba

三羧酸gydF4y2Ba

TF:gydF4y2Ba

转录因子gydF4y2Ba

WGCNA:gydF4y2Ba

加权基因共表达网络分析gydF4y2Ba

参考文献gydF4y2Ba

  1. 1.gydF4y2Ba

    芬奇-萨维奇WE,巴塞尔GW。种子活力和作物建立:超越适应的扩展性能。J Exp Bot. 2016; 67:567-91。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  2. 2.gydF4y2Ba

    Kazmi RH, Khan N, Willems LAJ, Van Heusden AW, Ligterink W, Hilhorst HWM。在种间杂交的重组自交系群体中,复杂的遗传学控制种子质量表型的自然变异gydF4y2Ba茄属植物lycopersicum×茄属植物pimpinellifoliumgydF4y2Ba.植物细胞环境学报2012;35:929-51。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  3. 3.gydF4y2Ba

    Khan N, Kazmi RH, Willems LAJ, van Heusden AW, Ligterink W, Hilhorst HWM。探讨番茄幼苗性状的自然变异及其与种子尺寸的关系。《公共科学图书馆•综合》。2012;7:e43991。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  4. 4.gydF4y2Ba

    van der Burg WJ, Aartse JW, van Zwol RA, Jalink H, Bino RJ。用x射线分析预测番茄幼苗形态。中国科学院学报1994;119:258-63。gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  5. 5.gydF4y2Ba

    贝里T,比利JD。番茄种子(gydF4y2BaLycopersicon esculentumgydF4y2BaMill.),它们在果实中充分水分的环境中生长,从发育模式切换到发芽模式,而不需要脱水。足底。1991;186:27-34。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  6. 6.gydF4y2Ba

    De Castro RD, Hilhorst HWM。激素对缺乏GA和aba番茄种子发育的控制(gydF4y2BaLycopersicon esculentumgydF4y2Ba轧机。简历。很会赚钱的)突变体。植物科学。2006;170:462 - 70。gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  7. 7.gydF4y2Ba

    Le BH, Cheng C, Bui AQ, Wagmaister JA, Henry KF, Pelletier J,等。拟南芥种子发育过程中基因活性的全局分析及种子特异性转录因子的鉴定。中国科学(d辑:自然科学版)2010;gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  8. 8.gydF4y2Ba

    种子发育程序:双子叶和单子叶的系统生物学比较。植物生物学,2013;64:189-217。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  9. 9.gydF4y2Ba

    Leprince O, Pellizzaro A, Berriri S, Buitink J.种子晚熟:干燥而不死亡。J Exp Bot. 2017; 68:827-41。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  10. 10.gydF4y2Ba

    贝里T,比利JD。番茄周围果实组织在防止番茄发芽中的作用(gydF4y2BaLycopersicon esculentumgydF4y2Ba)种子:考虑渗透环境和脱落酸。植物杂志。1992;100:951-7。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  11. 11.gydF4y2Ba

    Dias DCFS, Ribeiro FP, Dias LAS, Silva DJH, Vidigal DS。番茄种子质量与果实成熟和采后贮藏的关系。种子科学技术,2006;34:691-9。gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  12. 12.gydF4y2Ba

    希尔霍斯特HWM,格鲁特SPC,比诺RJ。以番茄种子作为研究种子发育和萌发的模型系统。植物学报1998;47:169-83。gydF4y2Ba

    谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  13. 13.gydF4y2Ba

    Singkaew J, Miyagawa S, Wongs-Aree C, Vichitsoonthonkul T, Sokaokha S, Photchanachai S季节、果实成熟度和贮藏对F1杂交‘VTM580’番茄种子和幼苗生理品质的影响。Hortic j . 2017; 86:121-31。gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  14. 14.gydF4y2Ba

    Righetti K, Vu JL, Pelletier S, Vu BL, Glaab E, Lalanne D,等。从一个健壮的种子成熟共表达网络中推断长寿相关基因,确定了连接种子贮存能力和生物防御相关途径的调控因子。植物细胞。2015;27:2692 - 708。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  15. 15.gydF4y2Ba

    Verdier J, Lalanne D, Pelletier S, Torres-Jerez I, Righetti K, Bandyopadhyay K,等。一种基于调控网络的方法剖析了与获得耐干燥性和寿命有关的晚熟过程gydF4y2BaMedicago truncatulagydF4y2Ba种子。植物杂志。2013;163:757 - 74。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  16. 16.gydF4y2Ba

    Le BH, Wagmaister JA, Kawashima T, Bui AQ, Harada JJ, Goldberg RB。利用基因组学研究豆科植物种子发育。植物杂志。2007;144:562 - 74。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  17. 17.gydF4y2Ba

    Lima JJP, Buitink J, Lalanne D, Rossi RF, Pelletier S, Da Silva EAA,等。大豆种子成熟过程中获得长寿的分子特征。《公共科学图书馆•综合》。2017;12:e0180282。gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  18. 18.gydF4y2Ba

    Santos-Mendoza M, Dubreucq B, Baud S, Parcy F, Caboche M, Lepiniec L.拟南芥种子发育和成熟的基因调控网络。植物j . 2008; 54:608-20。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  19. 19.gydF4y2Ba

    张文华,张文华,张文华,等。双子叶种子灌浆过程中贮藏蛋白合成的转录调控。植物细胞物理学报2008;49:1263-71。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  20. 20.gydF4y2Ba

    贝里T,比利JD。果实组织、渗透膜和脱落酸在番茄种子发育和贮藏蛋白质合成中作用的比较。种子科学,1993;3:25-34。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  21. 21.gydF4y2Ba

    番茄的主休眠(gydF4y2BaLycopersicon esculentumgydF4y2Ba简历。赚钱的人):研究sitiens突变体。J Exp Bot 1996; 47:89-97。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  22. 22.gydF4y2Ba

    Livne S, Lor VS, Nir I, Eliaz N, Aharoni A, Olszewski NE等。通过鉴定新的番茄前胚芽突变体,揭示了della独立的赤霉素反应。植物细胞。2015;27:1579 - 94。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  23. 23.gydF4y2Ba

    Née G, Kramer K, Nakabayashi K, Yuan B, Xiang Y, Miatton E,等。延缓萌发1需要ABA信号通路中的PP2C磷酸酶来控制种子休眠。Nat Commun。2017;8:72。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  24. 24.gydF4y2Ba

    Nguyen TP, Keizer P, van Eeuwijk F, Smeekens S, Bentsink L.拟南芥种子寿命与种子休眠的自然变异呈负相关。植物杂志。2012;160:2083 - 92。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  25. 25.gydF4y2Ba

    让睡着的狗躺着:在种子休眠期间对DOG1的调控。植物细胞。2019;31:1218-9。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  26. 26.gydF4y2Ba

    Shinozaki Y, Nicolas P, Fernandez-Pozo N, Ma Q, Evanich DJ, Shi Y,等。番茄果实发育和成熟的高分辨率时空转录组定位。Nat Commun。2018;9:364。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  27. 27.gydF4y2Ba

    闫东,杜尔迈耶L, Leoveanu C, Nambara e。种子萌发过程中胚乳的作用。植物细胞物理学报,2014;gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  28. 28.gydF4y2Ba

    杜磊,徐峰,方军,高森,唐军,方森,等。PHS8/ISA1基因突变引起的胚乳糖积累导致水稻采前发芽。植物j . 2018; 95:545-56。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  29. 29.gydF4y2Ba

    Martínez-Andújar C,卢斯科塔·魏文华,巴瑟尔·格瓦夫,阿希娜M, Pupel P, Nguyen TT,等。番茄种子胚乳帽特异性基因表达的激素调控机制。植物j . 2012; 71:575 - 86。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  30. 30.gydF4y2Ba

    王晓燕,王晓燕,王晓燕。种子迁地寿命的生态学相关研究:195种植物的比较研究。安机器人。2009;104:57 - 69。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  31. 31.gydF4y2Ba

    王晓燕,王晓燕,王晓燕,等。种子寿命调控的分子环境因子。j . 2020; 477:305-23。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  32. 32.gydF4y2Ba

    陈娟,曾斌,张敏,谢松,王刚,Hauck A,等。玉米胚和胚乳发育的转录组动态景观。植物杂志。2014;166:252 - 64。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  33. 33.gydF4y2Ba

    何德华,何德华,罗恩菲,阿珂,Clément G,巴尔泽格,等。水稻胚和胚乳组织特异性特征及其对种子质量影响的综合多组学比较。植物科学进展2017;8:1984。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  34. 34.gydF4y2Ba

    Downie AB, Zhang D, Dirk LMA, Thacker RR, Pfeiffer JA, Drake JL,等。番茄母种皮与胚和/或胚乳之间的交流影响种皮属性。植物杂志。2003;133:145-60。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  35. 35.gydF4y2Ba

    Goetz S, Hellwege A, Stenzel I, Kutter C, Hauptmann V, Forner S,等。顺-12-氧-植物二烯酸在番茄胚胎发育中的作用。植物杂志。2012;158:1715-27。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  36. 36.gydF4y2Ba

    杜尔迈耶L, Khodapanahi E,阎D, Krapp A, Rothstein SJ, Nambara E.硝酸盐对种子休眠和萌发的调控。种子科学2018;28:150-7。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  37. 37.gydF4y2Ba

    Baud S, Mendoza MS, To A, Harscoët E, Lepiniec L, Dubreucq B.皱纹1指定了拟南芥中叶子叶don2在种子成熟过程中对脂肪酸代谢的调节作用。植物j . 2007; 50:825-38。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  38. 38.gydF4y2Ba

    Zinsmeister J, Lalanne D, Terrasson E, Chatelain E, Vandecasteele C, Ly Vu B,等。ABI5是豆科植物种子成熟和寿命的调节剂。植物细胞。2016;28:2735-54。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  39. 39.gydF4y2Ba

    布莱恩特FM,休斯D,哈桑尼-帕克K,伊斯特蒙德PJ。碱性亮氨酸拉链转录因子67在拟南芥中介导萌发延迟1以建立种子初级休眠。植物细胞。2019;31:1276 - 88。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  40. 40.gydF4y2Ba

    朗菲尔德,霍瓦特。WGCNA:加权相关网络分析的R包。BMC Bioinform。2008;9:559。gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  41. 41.gydF4y2Ba

    张斌,Horvath S.加权基因共表达网络分析的一般框架。中华生物学杂志2005;4:17。gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  42. 42.gydF4y2Ba

    Shannon P, Markiel A, Ozier O, Baliga NS, Wang JT, Ramage D,等。Cytoscape:生物分子相互作用网络集成模型的软件环境。基因组研究》2003;13:2498 - 504。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  43. 43.gydF4y2Ba

    Fragkostefanakis S, Mesihovic A, Simm S, Paupière MJ,胡勇,Paul P,等。HsfA2控制番茄雄性生殖组织发育和胁迫调节热胁迫保护机制的活性。植物杂志。2016;170:2461 - 77。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  44. 44.gydF4y2Ba

    Cárdenas PD, Sonawane PD, Pollier J, Vanden Bossche R, Dewangan V, Weithorn E,等。GAME9在植物的甲戊二酸途径中调节类固醇生物碱和上游类异戊二烯的生物合成。Nat Commun。2016;7:10654。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  45. 45.gydF4y2Ba

    Iglesias-Fernández R,巴雷罗-西西里亚C,卡瑞罗-巴拉尔N, Oñate-Sánchez L,卡西罗P。gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2BabZIP44:影响种子萌发和甘露聚糖酶编码基因AtMAN7表达的转录因子。植物j . 2013; 74:767 - 80。gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  46. 46.gydF4y2Ba

    Kanno Y, Jikumaru Y, Hanada A, Nambara E, Abrams SR, Kamiya Y,等。拟南芥种子发育过程中的激素分析:ABA生物合成、ABA转运和激素相互作用位点的检测。植物细胞物理学报2010;51:1988-2001。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  47. 47.gydF4y2Ba

    Gaillochet C, Jamge S, van der Wal F, Angenent G, Immink R, Lohmann JU。HECATE转录因子功能多功能性的分子网络。植物j . 2018; 95:57 - 70。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  48. 48.gydF4y2Ba

    郭志军,李志军。角质层在植物发育中的作用:器官粘附及其他。J Exp Bot. 2017; 68:5307-21。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  49. 49.gydF4y2Ba

    特拉松E, Buitink J, Righetti K, Vu BL, Pelletier S, Zinsmeister J,等。种子干燥剂的新图片:通过转录组比较确定的调控因子和新发现的调控因子。植物科学,2013;4:497。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  50. 50.gydF4y2Ba

    González-Morales SI, Chávez-Montes RA, Hayano-Kanashir C, Alejo-Jacuind G, Rico-Cambron TY, De Folte S,等。调控网络分析揭示了种子耐干性的新调控因子gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba.中国生物医学工程学报2016;gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  51. 51.gydF4y2Ba

    Mönke G, Seifert M, Keilwagen J, Mohr M, Grosse I, Hähnel U,等。走向识别和规范gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2BaABI3调节子。核酸学报2012;40:8240-54。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  52. 52.gydF4y2Ba

    Ghazalpour A, Doss S, Zhang B, Wang S, Plaisier C, Castellanos R,等。结合遗传和网络分析来表征与小鼠体重相关的基因。公共科学图书馆麝猫。2006;2:1182 - 92。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  53. 53.gydF4y2Ba

    Kim DH, Yamaguchi S, Lim S, Oh E, Park J, Hanada A,等。SOMNUS是拟南芥ccch型锌指蛋白,负调控PIL5下游的光依赖性种子萌发。植物细胞。2008;20:1260 - 77。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  54. 54.gydF4y2Ba

    胡杰,杨浩,穆杰,卢涛,彭杰,邓旭,等。一氧化氮调节植物胁迫反应中的蛋白质甲基化。摩尔细胞。2017;67:702-10。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  55. 55.gydF4y2Ba

    Mahrez W, Shin J, Muñoz-Viana R, Figueiredo DD, Trejo-Arellano MS, Exner V,等。BRR2a通过FLC剪接影响开花时间。公共科学图书馆麝猫。2016;12:e1005924。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  56. 56.gydF4y2Ba

    陈ww,高桥N,平田Y, Ronald J, Porco S, Davis SJ,等。移动ELF4从嫩枝向根传递昼夜温度信息。Nat植物。2020;6:416-26。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  57. 57.gydF4y2Ba

    舒凯,张宏,王松,陈明,吴勇,唐森,等。ABI4通过调控拟南芥脱落酸和赤霉素的生物生成来调节初级种子休眠。公共科学图书馆麝猫。2013;9。gydF4y2Ba

  58. 58.gydF4y2Ba

    de Luxán-Hernández C, Lohmann J, Hellmeyer W, Seanpong S, Wöltje K, Magyar Z,等。PP7L对mail1介导的转座元件沉默和初生根生长至关重要。植物j . 2020; 102:703-17。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  59. 59.gydF4y2Ba

    冯长忠,陈勇,王超,孔永华,吴文华,陈永飞。拟南芥RAV1转录因子被SnRK2激酶磷酸化,在种子萌发和幼苗早期发育过程中调控ABI3、ABI4和ABI5的表达。植物j . 2014; 80:654 - 68。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  60. 60.gydF4y2Ba

    Downie B, Gurusinghe S, Dahal P, Thacker RR, Snyder JC, Nonogaki H,等。半乳糖醇合成酶基因在番茄种子中的表达。植物杂志。2003;131:1347-59。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  61. 61.gydF4y2Ba

    Blanvillain R, Wei S, Wei P, Kim JH, Ow DW。植物的逆境耐受与逆境逃逸:OXS2锌指转录因子家族的作用。EMBO j . 2011; 30:3812-22。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  62. 62.gydF4y2Ba

    吴娟,朴娥,宋凯,裴刚,崔刚。光敏色素相互作用因子8抑制光敏色素a介导的拟南芥远红光响应。植物细胞。2020;32:186 - 205。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  63. 63.gydF4y2Ba

    Bai B, Van Der Horst S, Cordewener JHG, America TAHP, Hanson J, Bentsink L.种子储存的特异性与单体相关的mrna在萌发过程中被翻译调节。植物杂志。2020;182:378 - 92。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  64. 64.gydF4y2Ba

    Galland M, Huguet R, Arc E, Cueff G, Job D, Rajjou L.动态蛋白质组学研究强调了拟南芥种子萌发过程中选择性mRNA翻译和蛋白质周转的重要性。细胞蛋白质组学。2014;13:52 - 68。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  65. 65.gydF4y2Ba

    Costa MCD, Righetti K, Nijveen H, Yazdanpanah F, Ligterink W, Buitink J,等。基因共表达网络预测了控制发芽植物脱水耐性重建的功能基因gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba种子。足底。2015;242:435-49。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  66. 66.gydF4y2Ba

    核蛋白聚(adp -核糖)聚合酶3 (AtPARP3)是种子贮藏所必需的gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba.植物医学杂志。(Stuttg) 2014; 16:1058 - 1064。gydF4y2Ba

  67. 67.gydF4y2Ba

    Châtelain E, Satour P, Laugier E, Vu BL, Payet N, Rey P,等。蛋氨酸亚砜还原酶修复系统参与植物种子寿命的证据。中国科学:地球科学,2013;gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  68. 68.gydF4y2Ba

    Boca S, Koestler F, Ksas B, Chevalier A, Leymarie J, Fekete A,等。拟南芥脂脂素AtCHL和AtTIL具有不同但重叠的功能,对脂质保护和种子寿命至关重要。植物细胞环境学报2014;37:368-81。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  69. 69.gydF4y2Ba

    Yazdanpanah F, Maurino VG, Mettler-Altmann T, Buijs G, Bailly M, Karimi Jashni M,等。种子贮藏后nadp -苹果酶1影响种子萌发gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba.植物细胞物理学报2019;60:318-28。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  70. 70.gydF4y2Ba

    Sano N, Rajjou L, North HM, Debeaujon I, Marion-Poll A, Seo M.存活:种子寿命的分子研究。植物细胞物理学报,2016;57:60 - 74。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  71. 71.gydF4y2Ba

    de Souza VD, Willems L, van Arkel J, Dekkers BJW, Hilhorst HWM, Bentsink L.半乳糖醇作为种子寿命的标记。植物科学。2016;246:112-8。gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  72. 72.gydF4y2Ba

    Colville L, Pritchard HW。种子寿命和粮食安全。新植醇。2019;224:557 - 62。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  73. 73.gydF4y2Ba

    Demir I, Ellis RH。番茄种子发育成熟过程中种子质量的变化。种子科学,1992;2:81-7。gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  74. 74.gydF4y2Ba

    Geshnizjani N, Sarikhani Khorami S, Willems LAJ, Snoek BL, Hilhorst HWM, Ligterink W.基因型与母体营养环境的相互作用影响番茄种子和幼苗质量。J Exp Bot. 2019; 70:2905-18。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  75. 75.gydF4y2Ba

    沈伟,姚鑫,叶涛,马硕,刘鑫,尹鑫,等。拟南芥天冬氨酸蛋白酶ASPG1影响种子休眠、种子寿命和种子萌发。植物细胞物理学报,2018;59:15 - 31。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  76. 76.gydF4y2Ba

    开花途径基因在发育调控中的多效性:是一种进化约束吗?新植醇。2019;224:55 - 70。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  77. 77.gydF4y2Ba

    Rae GM, David K, Wood M.植物休眠标记DRM1/ARP与休眠有关,但在植物中起着更广泛的作用。Dev Biol J. 2013;2013:1 - 12。gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  78. 78.gydF4y2Ba

    Dekkers BJW, He H, Hanson J, Willems LAJ, Jamar DCL, Cueff G,等。拟南芥延迟萌发1基因影响脱落酸不敏感5 (ABI5)的表达,并在拟南芥种子发育过程中与ABI3基因相互作用。植物j . 2016; 85:451 - 65。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  79. 79.gydF4y2Ba

    Yano R, Kanno Y, Jikumaru Y, Nakabayashi K, Kamiya Y, Nambara E. CHOTTO1,一个双APETALA2重复转录因子,参与脱落酸介导的拟南芥种子萌发过程中赤霉素生物合成的抑制。植物杂志。2009;151:641-54。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  80. 80.gydF4y2Ba

    山岸K,立松K,矢野R, Preston J, Kitamura S,高桥H,等。的双AP2结构域蛋白CHOTTO1gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba在葡萄糖和硝酸盐过量供应的情况下,调节种子萌发和幼苗生长。植物细胞物理学报2009;50:330-40。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  81. 81.gydF4y2Ba

    石崎明,Hyvärinen L。非典型rna定向DNA甲基化参与种子休眠的母体和环境调控。Elife。2019;8:37434。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  82. 82.gydF4y2Ba

    Dias DCFS, Ribeiro FP, Dias LAS, Silva DJH, Vidigal DS。不同桁架收获的番茄种子质量。种子科学技术,2006;34:681-9。gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  83. 83.gydF4y2Ba

    Hosmani PS, Flores-Gonzalez M, Geest H van de, Maumus F, Bakker L V, Schijlen E,等。利用单分子测序、Hi-C近距离连接和光学图谱对番茄参考基因组进行改进的从头组装和注释。bioRxiv[网络]。2019;可以从:gydF4y2Bahttps://www.biorxiv.org/content/10.1101/767764v1gydF4y2Ba

  84. 84.gydF4y2Ba

    Patro R, Duggal G, Love MI, Irizarry RA, Kingsford C. Salmon提供了快速和偏见感知的转录表达量化。Nat方法。2017;14:417-9。gydF4y2Ba

    中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  85. 85.gydF4y2Ba

    罗宾逊医学博士,麦卡锡DJ,史密斯GK。edgeR:用于数字基因表达数据的差异表达分析的Bioconductor包。生物信息学。2009;26:139-40。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  86. 86.gydF4y2Ba

    Love MI, Huber W, Anders S.用DESeq2调节RNA-seq数据的折叠变化和色散估计。基因组医学杂志。2014;15:550。gydF4y2Ba

    PubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

  87. 87.gydF4y2Ba

    李晓东,李晓东,李晓东。基因本体的富集分析。R包版本2.34.0。2018;gydF4y2Ba

  88. 88.gydF4y2Ba

    Winter D, Vinegar B, Nahal H, Ammar R, Wilson GV, Provart NJ。一个“电子荧光象形文字”浏览器,用于探索和分析大规模生物数据集。《公共科学图书馆•综合》。2007;2:718。gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

下载参考gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

我们分别感谢D. Lalanne和D. Sochard在实验室和温室提供的技术帮助。ANAN平台对设备的访问是公认的。gydF4y2Ba

资金gydF4y2Ba

这项研究是在区域方案“目标Végétal,卢瓦尔群岛的研究、教育和创新”的框架下进行的,得到了法国卢瓦尔群岛、昂热卢瓦尔群岛Métropole和欧洲区域发展基金的支持。资助机构为研究提供了资金支持,但没有参与研究的设计、数据收集、数据分析或手稿的撰写。gydF4y2Ba

作者信息gydF4y2Ba

从属关系gydF4y2Ba

作者gydF4y2Ba

贡献gydF4y2Ba

OL构思了这项研究并获得了资助。EB、JL-V、BL-V和JB进行了实验。EB、JV、JB对数据进行了分析。EE、AP和NP根据O.L提供的图像创建eFP Browser视图,修改代码,并将汇总的数据存入数据库,以便在eFP Browser中使用。EB, JB和OL写了手稿。所有作者阅读并批准了最终稿件。gydF4y2Ba

相应的作者gydF4y2Ba

对应到gydF4y2Ba奥利弗LeprincegydF4y2Ba.gydF4y2Ba

道德声明gydF4y2Ba

伦理批准和同意参与gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

同意出版gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

相互竞争的利益gydF4y2Ba

作者声明他们没有竞争利益。gydF4y2Ba

额外的信息gydF4y2Ba

出版商的注意gydF4y2Ba

施普林格自然对出版的地图和机构附属的管辖权要求保持中立。gydF4y2Ba

补充信息gydF4y2Ba

附加文件1:图S1gydF4y2Ba

.在指示阶段收获的种子和在44% RH下快速干燥的萌发演化。gydF4y2Ba图S2。gydF4y2Ba果实成熟期收获的种子在75% RH, 35°C贮藏期间失去活力。gydF4y2Ba图S3。gydF4y2Ba种子发育过程中关键调控基因的表达谱。gydF4y2Ba图S4。gydF4y2BaWGCNA模块检测的两步程序。gydF4y2Ba图S5gydF4y2Ba.在种子发育过程中编码ABA合成基因的转录水平的进化。gydF4y2Ba图S6gydF4y2Ba.种子发育过程中半乳糖醇合成酶和棉子糖合成酶转录水平的演变。gydF4y2Ba图S7gydF4y2Ba.RNAseq样品树状图和种子性状热图。gydF4y2Ba图S8gydF4y2Ba.番茄果实成熟过程中颜色的变化。gydF4y2Ba

附加文件2:表S1gydF4y2Ba

.WGNCA模块基因列表gydF4y2Ba

附加文件3:表S2。gydF4y2Ba

21个基因模块生物功能的过代表分析gydF4y2Ba

附加文件4:表S3。gydF4y2Ba

干旱耐受性、休眠释放、渗透胁迫下萌发和长寿相关的模块成员和基因显著性(P50)。gydF4y2Ba

补充文件5:表S4。gydF4y2Ba

ME10基因与干燥耐受性和ABI3调控相关gydF4y2Ba

附加文件6:表S5。gydF4y2Ba

ME2中顶部连接基因(MM > 0.9)中特定或共同生物功能的过代表分析(GS > 0.85)与休眠释放(DR)、渗透胁迫下萌发(G0.3MPa)和寿命(P50)正相关(G0.3MPa)gydF4y2Ba

附加文件7:表S6。gydF4y2Ba

ME4中与休眠释放(DR)、渗透胁迫萌发(G0.3MPa)和长寿(P50)呈正相关的特定或常见基因的生物学功能过代表分析。gydF4y2Ba

权利和权限gydF4y2Ba

开放获取gydF4y2Ba本文遵循创作共用署名4.0国际许可协议(Creative Commons Attribution 4.0 International License),该协议允许在任何媒体或格式中使用、分享、改编、分发和复制,只要您给予原作者和来源适当的署名,提供创作共用许可协议的链接,并说明是否有更改。本文中的图片或其他第三方材料包含在文章的创作共用许可中,除非在材料的信用额度中另有说明。如果材料不包含在文章的创作共用许可中,并且您的预期用途不被法律法规允许或超出了允许的用途,您将需要直接从版权所有者那里获得许可。欲查看此许可证的副本,请访问gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/gydF4y2Ba.创作共用公共领域奉献放弃书(gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/gydF4y2Ba)适用于本文提供的数据,除非在数据的信用额度中另有说明。gydF4y2Ba

再版和权限gydF4y2Ba

关于这篇文章gydF4y2Ba

通过CrossMark验证货币和真实性gydF4y2Ba

引用这篇文章gydF4y2Ba

比祖内(E.),比廷克(J.),乌(B.L.)gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba番茄种子成熟的基因共表达分析揭示了组织特异性的调控网络和枢纽与获得耐干燥性和种子活力有关。gydF4y2BaBMC植物杂志gydF4y2Ba21日,gydF4y2Ba124(2021)。https://doi.org/10.1186/s12870-021-02889-8gydF4y2Ba

下载引用gydF4y2Ba

关键字gydF4y2Ba

  • 休眠gydF4y2Ba
  • 胚胎gydF4y2Ba
  • 胚乳gydF4y2Ba
  • 长寿gydF4y2Ba
  • 成熟gydF4y2Ba
  • 转录组gydF4y2Ba
  • 种皮gydF4y2Ba
  • 种子发展gydF4y2Ba