文 | 凡观纪实

编辑 | 凡观纪实

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橄榄是地中海盆地最古老的树种之一，是世界上第六大油果作物。此外，橄榄产品的健康影响已得到广泛评估，从而导致橄榄种植对人类营养的强烈影响。

因此，在过去的几十年中，橄榄油消费量在全球范围内扩大，橄榄树种植也扩展到地中海地区以外的非传统生产国。

一、环境因素对果实发育的影响

在这种情况下，除了基因型之外，环境因素还对橄榄果实发育的生理过程和代谢途径产生深远影响，其特征是油果皮中的积累，以及几种表现出抗氧化活性的次要成分。

因此，环境会强烈影响橄榄产品的质量和健康特性，橄榄油产品依赖于酰基组成，其特征在于低含量的饱和脂肪酸和这种抗氧化剂代谢物的存在。

特别是，尽管不同品种的FAs合成和去饱和度模式差异很大，但橄榄油通常富含单不饱和油酸，其次是亚油酸，其百分比分别可达到总FA的75-80%和3.5-21%。

而棕榈酸、硬脂酸和亚麻酸代表次要成分，值得注意的是，大多数橄榄油是在果实而不是种子中产生的，并按照明确的时间过程积累在中果皮细胞中发育的大油体中。

二、核果发育的生理过程和代谢途径

至于核果在整个发育过程中积累的抗氧化代谢物，包括酚类，类胡萝卜素和生育酚。所有这些化合物都因其自由基清除活性而在保护生物大分子免受氧化损伤方面发挥作用。

因此，除了赋予橄榄产品抗氧化性和抗氧化稳定性外，这些次要成分还具有相关的健康价值。在这方面，负责橄榄油令人愉悦的感官特性的酚类是研究最多的化合物。

特别是，其中主要作用归功于油橄榄科，它们仅存在于油橄榄科家族中，代表了橄榄酚类物质中最重要的一类。

基于橄榄农艺学相关性，核果发育的生理过程和代谢途径，从生长到成熟和成熟，已经得到了广泛的研究和澄清。

在很大程度上，温度和光都在调节饱和和不饱和FAs之间的平衡以及在整个核果发育过程中发生的分解代谢和合成代谢过程产生的抗氧化剂和活性生物分子的水平中发挥作用。

三、外部环境对植物种植面积的影响

目前，在不同橄榄品种中进行的转录组研究提供了一些关于果实中表达的基因的结构和推定功能以及在调节其代谢，发育和成熟方面的潜在相关性的相关信息。

在此背景下，针对环境影响，我们应用高通量测序技术对在不同海拔高度生长的油橄榄品种Carolea的核果进行了比较转录组学分析，因此经历了不同的气候条件。

选择Carolea品种是因为它在卡拉布里亚地区广泛种植，用于油和橄榄油生产。分析了两个不同的成熟阶段：绿色成熟和转紫色阶段，对应于通常用于油和橄榄生产的阶段。

预计这种方法将深入了解气候条件，主要是温度对基因表达模式和果实代谢反应的影响，这可能与传统国家以外橄榄树种植面积的扩大有关。

四、果实中的基因表达的影响因素

本研究为'Carolea'橄榄植株果实中基因表达的调控提供了一些有趣的信息，这些基因表达与绿色成熟期向紫色阶段的转变和栽培面积的海拔高度有关。

分析主要集中在脂质和苯酚代谢上，获得的结果使我们能够提出，在低温下，例如核果在700masl下生长所经历的低温，阶段转换期间基因表达的调节导致脂肪酸稳定性。

这一结果可能与酚类物质在保护植物和水果免受高辐照度和氧化应激方面的作用有关，这些作用可能主要发生在夏季低辐照度和氧化应激。

五、橄榄苦苷与橄榄产品的健康特性之间的关系

在生长在700masl的“Carolea”植物的核果中，基因表达被调节，因此与在10和200masl生长的核果相比，橄榄苦苷部分的稳定性更高。

这导致这种secoiridoid在TP阶段的水平更高，尽管全球总Phs含量较低。请注意，橄榄苦苷与橄榄产品的健康特性密切相关，橄榄苦苷含量在核果发育和成熟过程中显着降低。

在较高MASL生长的cvCarolea植物的TP核果中检测到的橄榄苦苷稳定性和含量的增强代表了橄榄育种计划的相关性状。

在全球范围内，这些信息可能对旨在提高橄榄产品质量和健康特性的生物技术计划感兴趣。

六、比较转录组分析

通过IlluminaHiSeq2000平台，利用深度转录组测序对不同气候条件下的卡罗罗亚核果进行了比较转录组学分析，为我们的目的准备了六个文库。

每个文库平均产生42万个单端读数，其中约95%在经过适当的清洁程序后用于进一步分析。转录本定量和基因组定位后，鉴定出TP与MG核果之间的差异表达基因。

这一结果表明，在核果成熟过程中，基因表达在不同的masl上受到差异调节，在700masl的样品中观察到最大的差异。

基于功能注释，对于每个文库，将DEG分为两个基因本体类别：生物过程和分子功能。一般的观察是，尽管从每个群体获得的信息在数量上是不同的。

但分类功能和过程的范围是相当可比的，特别是，关于分子功能类别，在所有比较中，DEGs被大比例地归类为参与结合和催化活性。

然而，在基于生物过程的分类中与代谢过程相关的DEG在所有三个人群中占主要比例，范围为35%至40%。

这些结果与核果从转基因到TP阶段的整个过渡过程中仍然活跃的新陈代谢一致。生长和发育类别也出现在生长在10masl和700masl的'Carolea'核果中。

而在生长在200masl的植物中几乎不存在，这表明后者对这些过程的阻止速度更快。此外，仅在生长在10masl的植物核果中，一小部分DEG被归类为细胞过程的调节。

在刺激反应类别方面也检测到差异，与200masl和10masl相比，生长在700masl的植物核果中的比例最高。

最后，胁迫相关基因覆盖了生长在15masl的'Carolea'核果中的DEGs的相关部分，高于200和10masl的核果。

基于橄榄植株的适度嗜热性，我们假设核果在700vs200和10masl下即将达到的较低温度可以解释这种差异响应。

六、脂质和酚类代谢途径的基因差异表达对果实品质的影响

为了获得从GM到TP阶段过渡期间核果代谢的全局视图，并验证它是否以及与海拔高度有何不同，使用了KEGG通路映射工具。

DEGs从RNA-Seq转录组学数据中选择，搜索KEGG途径图以创建交互式代谢网络，很明显，在从转基因到TP阶段的过渡期间，所有三个种群的核果中都存在普遍的基因下调。

即使在生长在10masl的核果中比200和700masl更明显。

尽管如此，在所有人群中，可以观察到一些基因上调涉及能量代谢，碳水化合物代谢和氨基酸分解代谢以及脂质代谢的基因，后者仅限于以200和700masl生长的种群。

此外，参与类黄酮和苯丙烷生物合成的一些基因在分别以10和200masl生长的种群核果中也上调。

尽管在转录后水平上可能发生不同的调节，但这种转录模式强调，在从GM到TP阶段的过渡期间，脂质和苯酚相关的遗传途径在不同乳腺生长的核果中受到差异调节。

该结果与检测到的脂质量和组成差异一致和不同分析酚类化合物的量以及在TP阶段发生的与核果相关的RI值，由于花青素积累。

根据转录组学数据显示，在生长在200masl的植物核果中，与花青素产生相关的遗传途径的激活更高或更长时间，与生长在700masl的植物相比，这些表现出更高的RI。

基于这个互动网络，我们更详细地分析了与脂质和酚类代谢途径相关的基因的差异表达，因为它们与果实品质密切相关。

七、脂质代谢相关基因的表达模式

关于脂质代谢，特别关注FAs的生物合成和降解，尽管所有样品中的FAs生物合成普遍下调，但仅在生长在200和700masl的种群的核果中观察到沿该途径的特定基因的上调。

在生长在10和700masl的种群的核果中也观察到与FAs降解相关的代谢途径的下调，即使后者比前者更广泛。

相比之下，在以200msl生长的种群核果中，观察到沿该降解途径的上调和下调DEG之间的平衡比率。

然后关注FAD去饱和基因的表达水平，该基因特异性参与不饱和FA的生物合成途径，这对油品质量有强烈影响。这些基因的表达水平也通过qRT-PCR分析来验证测序数据。

转录组学和qRT-PCR分析都证明，在700个masl OeFAD2.2和FAD6基因在TP与GM中上调，在来自200masl的样品中观察到相反的行为，其中FADs表达在全球范围内下调。

在不同成熟阶段和种群的核果之间检测到的FADs的这种差异表达模式在全球范围内是一致的。

大量证据表明，这些基因的表达在橄榄果实成熟过程中受到空间和时间调节，也可以受到外部因素的调节，首先是温度，独立地通过基因型。

特别是，在不同的橄榄品种中报道了OeFAD7的冷诱导表达，并且与7和700masl的样品相比，200masl样品中的OeFAD700水平最高。

在全球范围内，这些结果支持这样一种观点，即在700msl时，FA具有很高的稳定性。

八、总结

橄榄是地中海盆地的标志性油树作物，尽管橄榄是一种中等嗜热物种，但由于橄榄产品对人类营养的健康相关影响，其种植正在全球范围内传播。

扩大橄榄种植的一个关注点与除基因型外，环境因素对核果发育和新陈代谢的影响有关，从而对水果关键性状产生影响。

在这种情况下，本工作的目的是获得有关控制核果成熟阶段的遗传网络的进一步信息，主要是关于它们响应环境线索的调节的信息。

本研究为'Carolea'橄榄植株果实中基因表达的调控提供了一些有趣的信息，这些基因表达与绿色成熟期向紫色阶段的转变和栽培面积的海拔高度有关。

分析主要集中在脂质和苯酚代谢上，获得的结果使我们能够提出，在低温下，例如核果在700masl下生长所经历的低温，阶段转换期间基因表达的调节导致脂肪酸稳定性。

较低的masl将发生的较温和温度参与延长苯酚生物合成。可能与酚类物质在保护植物和水果免受高辐照度和氧化应激方面的作用有关，作用主要发生在夏季低辐照度和氧化应激。

这导致这种secoiridoid在TP阶段的水平更高，尽管全球总Phs含量较低。请注意，橄榄苦苷与橄榄产品的健康特性密切相关，并且众所周知。

橄榄苦苷含量在核果发育和成熟过程中显着降低，在较高MASL生长的cvCarolea植物的TP核果中检测到的橄榄苦苷稳定性和含量的增强代表了橄榄育种计划的相关性状。