【摘 要】
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燕麦（Avena sativa L.）为一年生禾本科植物,是粮饲兼用且具备食疗功能的作物。具有很高的营养价值和保健功能,β-葡聚糖是燕麦中最重要的营养成分之一。RNA-seq不仅能量化各个时期特定差异基因的表达水平,还能鉴定与生理过程相关的途径与基因。因此本研究以高β-葡聚糖含量燕麦品种坝莜18号和低β-葡聚糖含量燕麦品种迪燕5号为试材,测定不同灌浆时期籽粒β-葡聚糖含量,对不同灌浆期籽粒进行有参
【基金项目】
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内蒙古自治区应用技术研究与开发资金项目（2020GG0037）
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燕麦（Avena sativa L.）为一年生禾本科植物,是粮饲兼用且具备食疗功能的作物。具有很高的营养价值和保健功能,β-葡聚糖是燕麦中最重要的营养成分之一。RNA-seq不仅能量化各个时期特定差异基因的表达水平,还能鉴定与生理过程相关的途径与基因。因此本研究以高β-葡聚糖含量燕麦品种坝莜18号和低β-葡聚糖含量燕麦品种迪燕5号为试材,测定不同灌浆时期籽粒β-葡聚糖含量,对不同灌浆期籽粒进行有参转录组测序,探究主要涉及的功能与代谢途径,分析和挖掘与β-葡聚糖合成相关的差异表达基因,并对差异表达基因进行WGCNA关联分析、qRT-PCR验证,以期揭示燕麦β-葡聚糖合成与积累的分子机制。主要研究结果如下:1.燕麦籽粒β-葡聚糖积累速率呈现“慢-快-慢”的特点,灌浆6d-16d积累速率最快,灌浆16d后β-葡聚糖积累速度变缓。灌浆中期是燕麦籽粒β-葡聚糖合成与积累关键时期。两品种β-葡聚糖含量差异显著,坝莜18号成熟时β-葡聚糖含量为5.21%,迪燕5号为2.03%。2.与灌浆第1d相比,两品种籽粒中差异基因数量均不断增加,到灌浆第21d达到最大。其中坝莜18号各比较组间的差异基因数量较迪燕5号的变化更明显,在表达模式上,两品种各比较组间均为上调表达的差异基因多于下调表达,且各自不同阶段间的基因表达有很大重叠。3.品种内共筛选到7个与β-葡聚糖积累相关的差异表达基因分别为novel.2511、novel.2224、TRINITY＿DN34252、TRINITY＿DN15420、Pepsico2＿Contig6346、TRINITY＿DN34723、Pepsico1＿Contig10341。其中novel.2511、novel.2224为坝莜18号特有基因,其他差异基因在品种间的表达模式为,坝莜18号的β-葡聚糖合成相关基因较迪燕5号差异表达早;品种间相同时期表现出迪燕5号中上调基因相对表达倍数低于坝莜18号,而下调基因相对表达倍数高于坝莜18号。4.不同品种间（BY4vs DY4）共筛选到25个与β-葡聚糖相关的基因,包括18个内切1,3-β-葡萄糖苷酶基因、4个内切（1-3）（1-4）-β-D-葡聚糖酶基因,1个β-葡萄糖醛酸基转移酶基因,1个混合连接葡聚糖合成酶基因和1个内切1,4-β-葡萄糖苷酶基因。5.对燕麦籽粒灌浆期的DEGs进行WGCNA分析,发现上述32个差异表达基因有21个DEGs位于blue模块中,5个位于magenta模块中,1个位于lightcyan模块中,1个位于white模块中。这些模块中的相关差异表达基因可能在β-葡聚糖生物合成中起重要作用。6.以大麦Actin基因为内参基因,对筛选到品种内共有的5个差异表达基因进行qRT-PCR验证,其结果与转录组测序结果基本吻合,证明转录组数据准确可信。
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