The complex and dynamic changes dur

The complex and dynamic changes during grape berry development have been studied in Vitis vinifera, but little is known about these processes in other Vitis species. The grape variety 'Norton', with a major portion of its genome derived from Vitis aestivalis, maintains high levels of malic acid and phenolic acids in the ripening berries in comparison with V. vinifera varieties such as Cabernet Sauvignon. Furthermore, Norton berries develop a remarkably high level of resistance to most fungal pathogens while Cabernet Sauvignon berries remain susceptible to those pathogens. The distinct characteristics of Norton and Cabernet Sauvignon merit a comprehensive analysis of transcriptional regulation and metabolite pathways.


Results

A microarray study was conducted on transcriptome changes of Norton berry skin during the period of 37 to 127 days after bloom, which represents berry developmental phases from herbaceous growth to full ripeness. Samples of six berry developmental stages were collected. Analysis of the microarray data revealed that a total of 3,352 probe sets exhibited significant differences at transcript levels, with two-fold changes between at least two developmental stages. Expression profiles of defense-related genes showed a dynamic modulation of nucleotide-binding site-leucine-rich repeat (NBS-LRR) resistance genes and pathogenesis-related (PR) genes during berry development. Transcript levels of PR-1 in Norton berry skin clearly increased during the ripening phase. As in other grapevines, genes of the phenylpropanoid pathway were up-regulated in Norton as the berry developed. The most noticeable was the steady increase of transcript levels of stilbene synthase genes. Transcriptional patterns of six MYB transcription factors and eleven structural genes of the flavonoid pathway and profiles of anthocyanins and proanthocyanidins (PAs) during berry skin development were analyzed comparatively in Norton and Cabernet Sauvignon. Transcriptional patterns of MYB5A and MYB5B were similar during berry development between the two varieties, but those of MYBPA1 and MYBPA2 were strikingly different, demonstrating that the general flavonoid pathways are regulated under different MYB factors. The data showed that there were higher transcript levels of the genes encoding flavonoid-3'-O-hydroxylase (F3'H), flavonoid-3',5'-hydroxylase (F3'5'H), leucoanthocyanidin dioxygenase (LDOX), UDP-glucose:flavonoid 3'-O-glucosyltransferase (UFGT), anthocyanidin reductase (ANR), leucoanthocyanidin reductase (LAR) 1 and LAR2 in berry skin of Norton than in those of Cabernet Sauvignon. It was also found that the total amount of anthocyanins was markedly higher in Norton than in Cabernet Sauvignon berry skin at harvest, and five anthocyanin derivatives and three PA compounds exhibited distinctive accumulation patterns in Norton berry skin.


Conclusions

This study provides an overview of the transcriptome changes and the flavonoid profiles in the berry skin of Norton, an important North American wine grape, during berry development. The steady increase of transcripts of PR-1 and stilbene synthase genes likely contributes to the developmentally regulated resistance during ripening of Norton berries. More studies are required to address the precise role of each stilbene synthase gene in berry development and disease resistance. Transcriptional regulation of MYBA1, MYBA2, MYB5A and MYBPA1 as well as expression levels of their putative targets F3'H, F3'5'H, LDOX, UFGT, ANR, LAR1, and LAR2 are highly correlated with the characteristic anthocyanin and PA profiles in Norton berry skin. These results reveal a unique pattern of the regulation of transcription and biosynthesis pathways underlying the viticultural and enological characteristics of Norton grape, and yield new insights into the understanding of the flavonoid pathway in non-vinifera grape varieties.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

มีการศึกษาเปลี่ยนแปลงซับซ้อน และแบบไดนามิกในระหว่างการพัฒนาเบอร์รี่องุ่น Vitis vinifera แต่น้อยเป็นที่รู้จักกันเกี่ยวกับกระบวนการเหล่านี้ใน Vitis ชนิดอื่น ๆ องุ่นความหลากหลาย 'ตัน' ด้วยส่วนใหญ่ของกลุ่มได้รับมาจาก Vitis aestivalis รักษาระดับสูงของกรด malic และกรดฟินอลิกในครบ ripening เปรียบเทียบกับ V. vinifera พันธุ์เช่น Cabernet สวี นอกจากนี้ Norton ครบพัฒนาอย่างยิ่งระดับความต้านทานต่อโรคเชื้อรามากที่สุดขณะครบปกติ Cabernet ยังคงไวต่อการโรคเหล่านั้น ลักษณะความแตกต่างของ Norton และ Cabernet สวีบุญวิเคราะห์ความครอบคลุมของมนต์บังคับและ metabolite transcriptionalผลลัพธ์การศึกษา microarray ได้ดำเนินการ transcriptome การเปลี่ยนแปลงของผิวเบอร์รี่ Norton ช่วงวัน 37-127 หลังจากบลูม ซึ่งแสดงระยะพัฒนาเบอร์รี่จากเติบโต herbaceous ripeness เต็ม ตัวอย่างของเบอร์รี่ 6 ขั้นพัฒนาได้รวบรวม การวิเคราะห์ข้อมูล microarray เปิดเผยว่า ผลรวมของชุดโพรบ 3,352 จัดแสดงความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญที่ระดับเสียงบรรยาย พับสองการเปลี่ยนแปลงระหว่างการพัฒนาขั้นที่สอง ส่วนกำหนดค่านิพจน์ของยีนที่เกี่ยวข้องกับการป้องกันพบเอ็มแบบไดนามิกของนิวคลีโอไทด์รวมเว็บไซต์-leucine-รวยซ้ำยีนต้านทาน (NBS-LRR) และยีนที่เกี่ยวข้องกับพยาธิกำเนิด (PR) ในระหว่างการพัฒนาเบอร์รี่ ระดับเสียงบรรยาย 1 PR ใน Norton เบอร์รี่ผิวเพิ่มขึ้นระยะ ripening ชัดเจน ในอื่น ๆ grapevines ยีนของทางเดิน phenylpropanoid ได้กำหนดขึ้นใน Norton เป็นเบอร์รี่ที่พัฒนา เห็นได้ชัดที่สุดคือ เพิ่มระดับเสียงบรรยายของยีน synthase stilbene มั่นคง รูปแบบ transcriptional หก MYB transcription ปัจจัยและยีนที่ 11 โครงสร้างของทางเดินของ flavonoid และโพรไฟล์ anthocyanins และ proanthocyanidins (PAs) ในระหว่างการพัฒนาผิวเบอร์รี่ถูกวิเคราะห์ดีอย่างหนึ่งใน Norton และ Cabernet ปกติ Transcriptional รูป MYB5A และ MYB5B คล้ายกันในระหว่างการพัฒนาเบอร์รี่ระหว่างสองสายพันธุ์ แต่ของ MYBPA1 และ MYBPA2 ได้ต่างกว่า เห็นว่า มนต์ flavonoid ทั่วไปถูกควบคุมภายใต้ปัจจัย MYB ข้อมูลพบว่า มีสูงกว่าระดับเสียงบรรยายของยีนเข้า flavonoid-3'-O-hydroxylase (F3'H), flavonoid 3', 5'-hydroxylase (F3 '5 H), leucoanthocyanidin dioxygenase (LDOX), UDP-กลูโคส: flavonoid 3'-O-glucosyltransferase (UFGT), anthocyanidin reductase (เอ็น), leucoanthocyanidin reductase (LAR) 1 และ LAR2 ในผิวเบอร์รี่ของ Norton กว่าในบรรดา Cabernet ปกติ นอกจากนี้ยังพบว่า ยอดรวมของ anthocyanins ได้อย่างเด่นชัดสูงกว่าใน Norton ในผิวเบอร์รี่สวี Cabernet ที่เก็บเกี่ยว และห้ามีโฟเลทสูง อนุพันธ์และสารประกอบ PA สามจัดแสดงลวดลายโดดเด่นสะสมในผิวเบอร์รี่ Nortonบทสรุปการศึกษานี้แสดงภาพรวมของการเปลี่ยนแปลง transcriptome และโพรไฟล์ flavonoid ผิวเบอร์รี่ของ Norton สำคัญอเมริกาเหนือไวน์องุ่น ในระหว่างการพัฒนาเบอร์รี่ ใบแสดงผลของ PR 1 และ stilbene synthase ยีนอาจเพิ่มมั่นคงสนับสนุนต่อต้าน developmentally ควบคุมระหว่าง ripening ของ Norton ครบ ศึกษาเพิ่มเติมจะต้องบทบาทชัดเจนของแต่ละยีน synthase stilbene พัฒนาเบอร์รี่และต้านทานโรค ระเบียบ transcriptional MYBA1, MYBA2, MYB5A และ MYBPA1 เช่นเป็นนิพจน์ระดับของ putative เป้าหมาย F3'H, F3'5 ' H, LDOX, UFGT เอ็น LAR1 และ LAR2 สูง correlated ลักษณะมีโฟเลทสูงและค่า PA ใน Norton ผิวเบอร์รี่ ผลลัพธ์เหล่านี้ได้มีรูปแบบที่ไม่ซ้ำของกฎของ transcription และมนต์สังเคราะห์ต้นแบบลักษณะ viticultural และ enological ของ Norton องุ่น และผลผลิตใหม่เจาะลึกความเข้าใจของทางเดินของ flavonoid ใน vinifera ไม่ใช่สายพันธุ์องุ่น

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อนและแบบไดนามิกในระหว่างการพัฒนาเบอร์รี่องุ่นได้รับการศึกษาใน Vitis vinifera แต่ไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับกระบวนการเหล่านี้ในสายพันธุ์อื่น ๆ Vitis องุ่นหลากหลาย 'นอร์ตัน' กับส่วนใหญ่ของจีโนมของมันมาจาก aestivalis Vitis รักษาระดับสูงของกรดมาลิกและกรดฟีนอลในผลเบอร์รี่สุกในการเปรียบเทียบกับพันธุ์ V. vinifera เช่น Cabernet Sauvignon นอกจากนี้ผลเบอร์รี่นอร์ตันพัฒนาในระดับสูงอย่างน่าทึ่งของความต้านทานต่อเชื้อโรคเชื้อราที่สุดในขณะที่ผลเบอร์รี่ Cabernet Sauvignon ยังคงอ่อนแอต่อเชื้อโรคเหล่านั้น ลักษณะที่แตกต่างของนอร์ตันและ Cabernet Sauvignon บุญการวิเคราะห์ที่ครอบคลุมของการควบคุมการถอดรหัสและทางเดิน metabolite. ผลการศึกษา microarray ได้ดำเนินการเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงยีนของผิวเบอร์รี่นอร์ตันในช่วง 37-127 วันหลังดอกบานซึ่งหมายถึงขั้นตอนการพัฒนาเบอร์รี่จากต้นไม้ การเจริญเติบโตที่จะสุกเต็มรูปแบบ ตัวอย่างหกขั้นตอนการพัฒนาผลไม้เล็ก ๆ ที่ถูกเก็บรวบรวม การวิเคราะห์ข้อมูล microarray เปิดเผยว่าทั้งหมด 3,352 ชุดสอบสวนแสดงความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในระดับที่หลักฐานมีการเปลี่ยนแปลงสองเท่าระหว่างอย่างน้อยสองขั้นตอนการพัฒนา รูปแบบการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการป้องกันแสดงให้เห็นการปรับแบบไดนามิกของเบสผูกพันเว็บไซต์ leucine ที่อุดมไปด้วยซ้ำ (NBS-LRR) ยีนต้านทานและการเกิดโรคที่เกี่ยวข้อง (PR) ยีนในระหว่างการพัฒนาผลไม้เล็ก ๆ ระดับ Transcript ของ PR-1 ในนอร์ตันผิวผลไม้เล็ก ๆ ที่เพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในช่วงระยะการสุก ในขณะที่องุ่นอื่น ๆ ของยีนเดิน phenylpropanoid ถูกขึ้นควบคุมในนอร์ตันเป็นผลไม้เล็ก ๆ ที่พัฒนา ที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดก็คือการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของระดับบันทึกของ stilbene ยีนเทส รูปแบบการถอดรหัสหกถอดความปัจจัย MYB สิบเอ็ดยีนโครงสร้างของทางเดิน flavonoid และโปรไฟล์ของ anthocyanins และ proanthocyanidins (อภิสิทธิ์) ในระหว่างการพัฒนาผิวผลไม้เล็ก ๆ ที่ได้มาวิเคราะห์เปรียบเทียบในนอร์ตันและ Cabernet Sauvignon รูปแบบการถอดรหัสของ MYB5A MYB5B และมีความคล้ายคลึงกันในระหว่างการพัฒนาผลไม้เล็ก ๆ ระหว่างสองสายพันธุ์ แต่ผู้ MYBPA1 และ MYBPA2 แตกต่างกันเปี๊ยบแสดงให้เห็นว่าทางเดิน flavonoid ทั่วไปถูกควบคุมภายใต้ปัจจัย MYB ที่แตกต่างกัน ข้อมูลที่แสดงให้เห็นว่ามีระดับที่สูงขึ้นของหลักฐานยีนเข้ารหัส flavonoid-3'-O-hydroxylase (F3'H) flavonoid-3 ', 5'-hydroxylase (F3'5'H) leucoanthocyanidin dioxygenase (LDOX) UDP กลูโคส: flavonoid 3'-O-glucosyltransferase (UFGT) reductase anthocyanidin (ANR) reductase leucoanthocyanidin (LAR) ที่ 1 และ LAR2 ในผิวผลไม้เล็กของนอร์ตันกว่าในบรรดาของ Cabernet Sauvignon นอกจากนี้ยังพบว่าจำนวนของ anthocyanins เป็นอย่างเห็นได้ชัดที่สูงขึ้นในนอร์ตันกว่าใน Cabernet Sauvignon ผิวผลไม้เล็ก ๆ ที่เก็บเกี่ยวและห้าอนุพันธ์ anthocyanin สามสาร PA จัดแสดงรูปแบบที่โดดเด่นการสะสมในผิวเบอร์รี่นอร์ตัน. สรุปผลการศึกษานี้ให้ภาพรวมของยีน การเปลี่ยนแปลงและการโปรไฟล์ flavonoid ในผิวผลไม้เล็กของนอร์ตัน, ไวน์องุ่นที่สำคัญอเมริกาเหนือในระหว่างการพัฒนาผลไม้เล็ก ๆ เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของการถอดเสียงของ PR-1 และเทส stilbene ยีนมีแนวโน้มก่อให้เกิดการพัฒนาความต้านทานต่อการควบคุมระหว่างการสุกของผลเบอร์รี่นอร์ตัน การศึกษาเพิ่มเติมจะต้องอยู่ในบทบาทที่ชัดเจนของแต่ละยีน stilbene เทสเบอร์รี่ในการพัฒนาและความต้านทานโรค การควบคุมการถอดรหัสของ MYBA1, MYBA2, MYB5A และ MYBPA1 เช่นเดียวกับระดับการแสดงออกของเป้าหมายของพวกเขาสมมุติ F3'H, F3'5'H, LDOX, UFGT, ANR, LAR1 และ LAR2 มีความสัมพันธ์อย่างมากกับ anthocyanin ลักษณะและรูปแบบใน PA นอร์ตันผิวผลไม้เล็ก ๆ ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นรูปแบบที่ไม่ซ้ำกันของกฎระเบียบของการถอดความและวิถีการสังเคราะห์พื้นฐานลักษณะ viticultural และ enological องุ่นของนอร์ตันและผลผลิตข้อมูลเชิงลึกใหม่เข้าสู่ความเข้าใจในทางเดิน flavonoid ที่ไม่ใช่ vinifera องุ่นพันธุ์

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ที่ซับซ้อนและการเปลี่ยนแปลงในระหว่างการพัฒนาแบบไดนามิกเบอร์รี่ องุ่น ได้รับการศึกษาใน vinifera องุ่น แต่น้อยเป็นที่รู้จักกันเกี่ยวกับกระบวนการเหล่านี้ในสายพันธุ์องุ่นอื่น ๆ องุ่นพันธุ์ ' นอร์ตัน ' กับส่วนใหญ่ของโครโมโซมที่ได้มาจากองุ่น aestivalis รักษาระดับสูงของกรดมาลิก กรดฟีโนลิก และในผลเบอร์รี่ในการเปรียบเทียบกับ วีvinifera นานาเช่น Cabernet Sauvignon . นอกจากนี้นอร์ตันเบอร์รี่พัฒนาระดับสูงอย่างน่าทึ่งของความต้านทานต่อเชื้อโรคเชื้อรา Cabernet Sauvignon ไวน์มากที่สุดในขณะที่ยังคงเสี่ยงต่อเชื้อโรคนั้น ลักษณะที่แตกต่างของ Norton Cabernet Sauvignon และได้รับการวิเคราะห์ที่ครอบคลุมของกฎระเบียบและแนวทาง ลองไลท์




ผลแบบ microarray ศึกษาเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของ Norton เบอร์ทราน ริปโตมผิวในช่วง 37 127 วัน หลังจากออกดอก ซึ่งแสดงถึงพัฒนาการการเจริญเติบโตของต้นไม้จากเบอร์รี่ระยะสุกเต็มที่ . ตัวอย่างของหกเบอร์รี่พัฒนาการขั้นเก็บรวบรวม การวิเคราะห์ข้อมูล microarray ข้อมูลทั้งหมด 3352 สอบสวนชุดมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญที่ระดับ . ที่มีการเปลี่ยนแปลงระหว่างการตรวจสอบอย่างน้อย 2 ขั้นตอน รูปแบบการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการป้องกันข้อมูลการปรับแบบไดนามิกของนิวคลีโอไทด์มัดเว็บไซต์ต่างๆที่อุดมไปด้วยซ้ำ ( nbs-lrr ) ยีนต้านทานโรค ( PR ) และยีนที่เกี่ยวข้องในการพัฒนา เบอร์รี่ผลการเรียนระดับ pr-1 ใน Norton Berry ผิวชัดเจนเพิ่มขึ้นในช่วงสุกเฟส ในไร่องุ่นอื่น ยีนของทางเดิน phenylpropanoid ถูกกระตุ้นใน Norton เป็นเบอร์รี่ที่พัฒนาแล้ว ที่เห็นได้ชัดที่สุดคือการเพิ่มขึ้นของระดับผลการเรียนของสติลบีน และยีนรูปแบบลองหก myb ปัจจัยการถอดความและสิบเอ็ดโครงสร้างยีนของทางเดินฟลาโวนอยด์และโปรไฟล์ของแอนโทไซยานินและ proanthocyanidins ( PAS ) ในระหว่างการพัฒนาผิวเบอร์รี่ วิเคราะห์เปรียบเทียบใน Norton Cabernet Sauvignon และ . รูปแบบและลอง myb5a myb5b กันในระหว่างเบอร์รี่การพัฒนาระหว่างสองสายพันธุ์แต่พวก mybpa1 mybpa2 และแตกต่างกันมาก , แสดงให้เห็นว่าแนวทางที่จัดตั้งขึ้นภายใต้ปัจจัยทั่วไป ฟลาโวนอย myb แตกต่างกัน ข้อมูลพบว่าสูงกว่าระดับผลการเรียนของยีนที่เข้ารหัส flavonoid-3 ' - o-hydroxylase ( f3'h ) flavonoid-3 ' , 5 ' - hydroxylase ( F3 '5'h ) leucoanthocyanidin ไดออกซิจีเนสที่เกี่ยวข้อง ( ldox ) , UDP กลูโคส : ฟลาโวนอยด์ ( ' - 3 o-glucosyltransferase ufgt )แอนโทไซยานิดีน รีดักเตส ( ANR ) leucoanthocyanidin เตส ( LAR ) 1 และ lar2 ในผิวเบอร์รี่ของ Cabernet Sauvignon ของนอร์ตันกว่าใน . นอกจากนี้ยังพบว่าปริมาณแอนโธไซยานินอย่าง Cabernet Sauvignon ที่สูงใน Norton มากกว่าผิวเบอร์รี่ที่เกี่ยว และแอนโทไซยานิน และสารอนุพันธ์ ห้าสาม ป่า มีการสะสมรูปแบบโดดเด่นใน Norton Berry ผิว

.สรุป

ศึกษานี้จะให้ภาพรวมของทราน ริปโตมเปลี่ยนแปลงและโปรไฟล์ฟลาโวนอยด์ใน Berry ผิวของ Norton , องุ่นไวน์ในอเมริกาเหนือที่สำคัญในระหว่างการพัฒนา เบอร์รี่ มั่นคงเพิ่มขึ้น และหลักฐานของ pr-1 สติลบีน และน่าจะมีส่วนช่วยในการพัฒนาการของยีนควบคุมความต้านทานระหว่างการสุกของนอร์ตัน เบอร์รี่การศึกษาเพิ่มเติมจะต้องแก้ไขบทบาทที่ชัดเจนของแต่ละสติลบีน และยีนในการพัฒนา เบอร์รี่ และต้านทานโรค ลอง myba2 myba1 , ระเบียบ , และ myb5a mybpa1 เช่นเดียวกับระดับการแสดงออกของตนเองซึ่งเป้าหมาย f3'h F3 '5'h , ldox ufgt ANR , , , , lar1 และ lar2 มีความสัมพันธ์กับลักษณะของแอนโธไซยานินและสภาพป่าใน Norton Berry ผิวผลลัพธ์เหล่านี้แสดงในรูปแบบเฉพาะของระเบียบของการถอดความและแนวทางพื้นฐานในลักษณะแถบ enological ของ Norton และองุ่นและผลิตองค์ความรู้ใหม่ในความเข้าใจของฟลาโวนอยด์ในทางไม่ vinifera
องุ่นพันธุ์