基于参考基因的转录组学分析了油茶种子在采后温处理过程中的CoHMGR家族组成及表达多样性

《BMC Genomics》：Reference-guided transcriptomics resolves CoHMGR family composition and expression diversification during postharvest warm conditioning of Camellia oleifera seed kernels

摘要

背景

茶树是一种重要的木本油料作物，其种子中含有角鲨烯及其他具有生物活性的油脂成分。虽然在油茶加工中常采用短期采后处理方法，但在此早期采后阶段，3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMGR）系统的分子行为仍缺乏详细研究。本研究将成熟的茶树种子置于35℃、95%相对湿度的控制环境下处理12–24小时，旨在探究与角鲨烯积累相关的HMGR相关生化反应、基因家族特征以及转录组变化。

结果

在控制温控处理下，角鲨烯含量迅速上升，从处理开始时的177.58±8.2微克/克干重增至处理12小时后的314.30±9.7微克/克干重，并在处理24小时后仍保持较高水平。基于ELISA方法的HMGR活性检测也显示出了类似的早期上升趋势。通过转录组分析筛选出五个与HMGR相关的基因位点，其中包括四个具有保守I类HMGR结构域的典型CoHMGR基因，以及一个截短的类似HMGR的基因位点LOC_00050219。综合系统发育、结构、结构域架构、定位预测以及共线性分析结果，进一步确认了这四个典型的CoHMGR基因。参考基因组的RNA-seq和RT-qPCR分析显示，这些典型基因的表达轨迹存在差异，其中HMGR2对温控处理的响应最为显著。NetPhos分析还确定了代表性CoHMGR蛋白中可能的磷酸化位点，而整体转录组分析则表明CoHMGR的相关反应属于一个包含应激信号传导、蛋白质稳态调节以及碳/脂质代谢重分配的阶段性过程。

结论

本研究建立了一个以参考基因组为依据的框架，用于明确CoHMGR基因家族的组成，并解读茶树种子在采后温控处理过程中与HMGR相关的反应。研究结果为未来在蛋白质层面验证及研究采后角鲨烯调控机制提供了重点关注的CoHMGR亚型、潜在磷酸化位点以及转录组背景信息。需要指出的是，目前的证据仅能支持对这些候选基因的优先筛选，尚无法直接证明其作用机制，而且候选激酶或磷酸酶与HMGR蛋白调控、角鲨烯生物合成之间的因果关系仍需通过实验进一步验证。