冷冻胁迫下‘冬枣’和‘金丝小枣’转录组比较分析

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yoyo220
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枣(Ziziphus jujuba Mill.)是我国原产的干果树种,深受消费者的喜爱。近些年来,全球气候变暖导致极端天气事件频发,使枣冻害现象频繁发生,给枣生产带来了较大的损失。选育抗冻性强的品种是解决这个问题的重要途径,因此抗冻性育种成为枣树育种的重要目标之一。本研究对比了直接观察法、TTC染色法和相对电导率法这三种抗冻性测定方法,选择相对电导率法用于枣抗冻性的,筛选出’冬枣’和’金丝小枣’两个抗冻性差异显著的品种,进而利用转录组分析揭示与枣抗冻性相关的重要基因和代谢通路,以期为枣抗冻性分子机制研究及枣的抗冻性育种提供依据。主要结果如下:(1)对测定枣抗冻性的三种方法进行对比,结果表明TTC染色法和直接观察法操作简单,成本低,但TTC染色法不能很好的区分不同温度处理后的样品染色等级,计算得到的LT50与品种实际的LT50有很大差别,测定结果不准确;直接观察法存在易产生主观试验误差的缺点;而相对电导率法与TTC染色法和直接观察法相比,虽然试验程序多,成本稍高,但测定结果准确,误差小。用相对电导率法测定了 30个枣品种的抗冻性,选择抗冻性最强的’金丝小枣’,其半致死温度为-40.314℃;抗冻性较弱的’冬枣’,其半致死温度为-33.471℃,作为转录组测序的材料。(2)对4℃、-10℃、-20℃、-30℃、-40℃共5个处理温度下的’冬枣’和’金丝小枣’一年生枝条木质部进行转录组测序,共产出144.85Gb处理数据。每个温度处理下分别鉴定出1831、2030、1993、1845、2137个显著差异表达基因。其中,有854个基因是不同冷冻胁迫处理下共有的,这些基因的差异表达可能是造成’冬枣’和’金丝小枣’抗冻性差异的重要原因。挑选了 10个与抗冻性相关的差异表达基因进行RT-qPCR验证,验证结果与转录组分析获得的’冬枣’和’金丝小枣’表达量的高低变化趋势基本一致。对显著差异表达基因进行了 GO功能注释,发现’冬枣’和’金丝小枣’间,显著差异表达基因主要富集在与代谢过程(metabolic process)、细胞过程(cellular process)、细胞(cell)、细胞部分(cell part)、催化活性(catalyticactivity)、蛋白结合(binding)相关的生物学功能上。在KEGG代谢通路分析中,’冬枣’和’金丝小枣’间差异基因主要富集在次生代谢产物的生物合成(Biosynthesis ofsecondarymetabolites)、果糖和甘露糖代谢(Fructose and mannose metabolism)以及氨基酸的生物合成(Biosynthesis of amino acids)等代谢途径。(3)对外显子跳跃(Exonskipping)、内含子保留(Intronretention)、5’端选择性剪接(Alternative 5’splice site)、3’端选择性剪接(Alternative 3’splice site)这四种类型的选择性剪接进行分析,其中内含子保留(Intron retention)类型的选择性剪接数量最多,并且’金丝小枣’的选择性剪接数量明显多于’冬枣’的选择性剪接数量。
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