南蛇藤假种皮发育的转录组测序及分析

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qutong19921107
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假种皮是一种具有重要生物学和生态学功能的种子附属物,普遍存在于卫矛科植物中。南蛇藤是卫矛科南蛇藤属多年生木质藤本,其果实成熟开裂露出红色的假种皮结构,在园林上有较高的观赏价值,但其假种皮发育调控的分子机理尚未有过报道。为此,本文以南蛇藤雌性植株为研究对象,以盛花期、落花期的雌花和幼果期的果实为实验材料,采用新一代高通量RNA-seq测序技术,开展对其假种皮3个不同发育阶段的转录组学分析与研究,探究与假种皮发育相关的差异基因表达情况以及假种皮形成过程中控制萜类合成的基因表达情况,并且利用生物信息学方法对MADS-box转录因子家族基因进行了分析,最后还分析了南蛇藤转录组SSR及SNP位点特征。具体研究结果如下:  1、分别构建三个cDNA文库进行转录组测序,原始数据经过滤后分别获得5.2G、5.35G和5.56G clean reads,共计87,600个unigene,平均长度为453 bp。三个不同发育时期差异基因的GO和KEGG功能富集显示:13个候选基因在假种皮发育过程中显著上调表达,9个基因显著下调表达;确定了245个差异基因与细胞间通讯相关,WRKY40基因与假种皮发育密切相关;WRKY,Aux/IAA,ARF和MADS-box类家族基因调控假种皮形态建成的过程;并随机挑选8个差异基因进行荧光定量PCR验证,结果差异基因表达情况和RNA-seq结果相吻合,证明了测序结果的可靠性。  2、得到21个与萜类物质合成相关的差异表达基因,其中8个基因参与到编码7个萜类合成酶代谢位点的调控,并确定了与萜类物质合成相关的七个转录因子家族基因的数目。  3、确定了南蛇藤MADS-box转录因子对假种皮形成的调控过程,共获得15个具有全长开放阅读框的MADS-box转录因子(ColMADS),并利用荧光定量PCR检测方法揭示了这些基因在南蛇藤盛花、落花和幼果不同发育时期的表达情况。  4、发现共计7115个SSRs,优势重复类型为二核苷酸(63.69%)和三核苷酸重复(33.38%),共计10950对可供筛选的SSR引物。得到含有SNP的位点175,587个,转换占68.72%,颠换占31.28%,A/G发生频率最高,为29.14%。
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