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为解决枇杷果实发育过程中内源激素和转录组的时程变化不明、相关基因挖掘受限的问题，研究人员开展了 “Integrated endogenous hormones and transcriptome analysis contribute to fruit development related gene mining in Eriobotrya japonica” 主题研究，发现不同发育阶段果肉内源激素水平不同，筛选出相关基因，为枇杷果实发育研究提供新视角。
枇杷，这种原产于中国的亚热带水果，不仅口感鲜美，还具有润肺止咳、抗炎等功效，在市场上颇受青睐。然而，在枇杷果实发育的奇妙旅程中，仍存在许多未解之谜。比如，随着果实逐渐成熟，其内源激素水平如何变化？转录组又经历了哪些调整？与果实发育紧密相关的基因，究竟隐藏在何处？这些问题如同迷雾，阻碍着人们深入了解枇杷果实发育的奥秘，也限制了相关研究的进展 。
为了驱散这些迷雾，莆田学院环境与生物工程学院等机构的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们以‘早钟 6 号’枇杷果实为研究对象，对果实膨大至成熟期间果肉的内源激素和转录组时程变化进行检测，通过整合分析筛选与内源激素信号转导和果实发育相关的基因，并在拟南芥中对候选基因进行异源表达，以验证其功能 。
最终，研究人员收获了一系列重要成果。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为枇杷果实发育的研究开辟了新的道路，让人们对枇杷果实发育的分子机制有了更深入的认识，也为后续枇杷品种改良、提高果实品质等工作提供了关键的理论依据。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。在样本处理方面，选取特定地点的‘早钟 6 号’枇杷树，在果实四个发育阶段采样，每个阶段设置三个生物学重复 。检测内源激素含量时，使用相应 ELISA 试剂盒 。对于转录组分析，先提取总 RNA 构建 cDNA 文库，再进行高通量测序，之后进行基因注释、富集分析等一系列操作 。
下面详细看看研究的具体结果：
- 不同发育阶段枇杷果实的表型和内源激素变化：通过表型观察发现，Z01 - Z02 阶段果实迅速膨大，主要是种子急剧扩张，之后果肉持续增厚，到 Z04 阶段果实成熟。同时，不同发育阶段内源激素水平差异明显。Aux 含量从 Z01 到 Z04 显著持续下降；GA 含量持续显著上升；CTK 含量在 Z01 - Z03 显著下降，Z03 - Z04 无显著差异；Eth 含量呈 “上升 - 下降 - 上升” 趋势；ABA 含量在 Z01 和 Z02 相对稳定，Z03 显著下降后在 Z04 升至最高；BR 含量在 Z01 - Z03 显著上升，Z03 - Z04 趋于稳定；SA 和 JA 含量在整个过程中变化不显著。
- 转录组测序和组装分析：相关性分析显示各样本生物学重复性良好。原始读数经处理得到高质量 clean reads，其 GC 含量稳定，过滤后的读数映射比例较高。从头组装得到大量参考单基因，不同发育阶段的样本中均有大量基因表达。
- 单基因注释和表达分析：测序结果经多个数据库注释，共注释到 39,051 个基因。主成分分析（PCA）等分析表明，不同发育阶段样本间存在差异，不同比较组中差异表达基因（DEGs）数量不同。同时，筛选出了与不同激素相关的 DEGs，如 Aux、GA、CTK 等。
- 差异表达基因的 GO 富集分析：GO 功能富集分析从细胞成分、分子功能和生物学过程对基因分类。在不同比较组中，结合和催化活性相关基因在分子功能中差异表达明显；代谢过程和细胞过程相关基因在生物学过程中差异表达显著。此外，还分析了与不同激素相关的 GO terms 变化情况。
- 差异表达基因的 KEGG 富集分析：KEGG 功能分析显示，不同比较组的 DEGs 富集在不同代谢途径。其中，光合作用 - 天线蛋白、淀粉和蔗糖代谢、光合作用等途径在不同组中均有显著差异，表明这些代谢过程在果实发育中起着重要作用。同时，对不同激素相关基因在 KEGG 途径中的富集情况进行了分析。
- 时间序列表达分析和靶基因选择：通过 Mfuzz 软件进行趋势分析，共鉴定出 25 个不同表达趋势的基因簇，其中 16 个与 1 - 5 种激素高度相关 。从簇 21 和 25 中分别筛选出 25 个和 28 个核心基因，根据基因注释和前人报道，选择 EjHsc70 基因作为靶基因。
- 候选基因的功能验证：将 EjHsc70 基因导入拟南芥，结果显示转基因拟南芥幼苗的发育表型显著增强，尤其是下胚轴长度明显增加，表明该基因促进拟南芥生长，可能参与枇杷果实发育过程。
研究结论表明，该研究成功探索了枇杷果实四个发育阶段内源激素含量与基因表达的关系，筛选出果实发育相关基因。聚类分析将 DEGs 分为 25 个簇，其中 16 个与激素高度相关，并筛选出核心基因。异源表达实验证实 EjHsc70 基因促进拟南芥生长，可能参与枇杷果实发育 。在讨论部分，研究人员结合前人研究，深入探讨了不同内源激素在枇杷果实发育中的作用机制，以及相关基因的调控途径。例如，Aux 浓度与种子成熟负相关，CTK 可能在果实膨大过程中起负调控作用等。这些发现为进一步研究枇杷果实发育的分子机制奠定了坚实基础，有助于推动枇杷产业的发展，无论是在品种改良，还是提高果实产量和品质方面，都具有不可忽视的重要意义。
