桑树硬枝扦插生根的转录组分析及R2R3-MYB家族基因的综合分析

发布时间：2018-11-06 08:33

【摘要】：本课题依托转录组二代高通量测序,结合相关生理实验,对桑树硬枝扦插繁育生根机理进行了初步探讨;同时,还深入研究并综合分析了桑树MYB(成髓细胞)功能基因家族。获得的主要结果与结论如下:1、根据插穗不同阶段生理性状的区别,分别选取3组基部皮层,定名为S0(阴性对照)、S1(根原基形成)和S2(不定根伸长)。在稳定数据后,得到总的有效读长数为46,970,598~47,055,500条。在比对Uniprot蛋白库后,获得有效注释的基因数分别为18,729条,19,044条和19,987条,总的注释比率为58.68%~60.53%。在组合重叠群数后,获得相关差异基因,其中在S0 vs.S1中筛出327个,S1 vs.S2中筛出6,380个(FDR≤0.001,|log2Ratio|≥1);并随机选取了10个呈显著差异表达的基因验证转录组数据,结果均符合预期。在系统处理上述差异表达基因后,利用生物本体(GO)和京都基因与基因组数据库(KEGG)进行生物信息学分析,找出涉及桑树扦插不定根形成的关键基因,信号通路和生命进程等,综合上述结果初步探讨了桑树扦插生根机理。2、本课题对涉及不定根形成的桑树MYB家族基因进行了综合分析。MYB家族基因作为典型的转录因子,其N-端存在几个包含50~53个氨基酸不完全重复的保守结构,分别被命名为R1,R2,R3。它们能形成螺旋-转角-螺旋结构(HTH)与DNA结合从而发挥相应作用。利用Pfam数据库MYB模型(DNA-binding domains DBDs,PF00249)对桑树基因组数据搜寻获得相关基因,人工检视保证存在保守的色氨酸(W),包含不同重复结构的MYB基因通过MEME程序(version4.8.1)进行筛选和甄别,然后利用其构建桑树MYB家族基因的隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model),通过进一步比对,获得桑树中的MYB家族基因。根据重复结构数目分类,最终获得117个MYB相关型,123个R2R3-MYB型,4个3R-MYB型和3个非典型MYB型。3、在详细研究了桑树R2R3-MYB型基因后,克隆了其中3个涉及生根过程的典型基因,分别将它们定名为MmMYB1,MmMYB2,MmMYB3(基因库登录号:KT323919,KT323920,KT323921),他们分别在硬枝扦插生根中发挥着不同方向的作用。MmMYB1功能同AtMYB44(拟南芥),通过调节AHLs(N-acyl-homoserinelactones)通路从而影响革兰氏阴性菌形成生长素和细胞分裂素,进而影响根的伸长;MmMYB2是一个类GmMYB39基因(大豆),它的抑制导致类黄酮合成受阻,从而可以提高根的生长;MmMYB3是一个赤霉素调控基因,通过对芽的发育调控从而影响了不定根的形成。在应用生长素(IAA)和赤霉素(GA)溶液处理桑树插穗后,荧光实时定量PCR检测(内参基因:MaACT1)结果显示插穗基部皮层中随机选取的R2R3-MYB基因在生长阶段内大部分表达量呈对应的迅速上升与下降。对桑树硬枝扦插不同时期的R2R3-MYB基因进行C-端结构的亚类分析和RPKM值差异表达的聚类分析,发现大部分在根原基分化产生过程呈显著上升趋势,而在根突起物伸长过程中,则呈现平稳趋势,甚至下调,推测其在插穗基部薄壁组织的分化中施展了重要的正向调控作用,从而促进不定根形成。
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【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S888

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