南瓜性别分化转录组及差异表达基因分析

发布时间：2020-04-30 09:36

【摘要】：南瓜是葫芦科南瓜属(Cucubita ssp.)一年生草本植物,是典型的雌雄异花同株植物,杂种优势明显,杂交种生产过程中,需要人工去雄,费时费力。解析南瓜性别决定机制,为雌性系的培育提供理论依据具有重要意义。本研究以印度南瓜强雌自交系‘2013-12’和强雄自交系‘9-6’为试材,取两份材料第一片真叶与第十片真叶长出1 cm时的茎尖进行Illumina HiSeq转录组测序,对测序数据进行统计与质量分析,筛选出与性别分化相关的重要基因,并对差异表达基因进行初步功能分析。研究内容如下:1、对印度南瓜强雌自交系‘2013-12’和强雄自交系‘9-6’的茎尖进行转录组测序得到63.56 Gb的Clean reads,序列组装拼接获得条131960条unigene,平均长度为688 bp。四个发育时期,相互比较共有496个基因上调,375个基因下调。通过对差异表达基因进行GO功能聚类分析发现参与南瓜性别表达分别与乙烯、生长素、赤霉素、脱落酸及油菜素内酯等多种激素合成、信号传导等代谢途径相关。经过KEGG注释得到7205条Unigene,所有的基因可以归为176个信号途径,主要包括蛋白质合成和代谢以及信号传导等,其中参与植物激素信号传导的基因最多。差异表达基因中筛选出38个参与植物激素合成、信号转导途径相关的关键基因,其中10个参与乙烯合成与信号传导相关基因、5个参与脱落酸合成和信号转导途径的蛋白激酶基因、2个与细胞分裂素相关基因、12个编码生长素响应蛋白AUX/IAA基因和2个赤霉素合成途径基因在雄花阶段上调表达,7个与乙烯、脱落酸、生长素和细胞分裂素相关的基因在雌花阶段上调表达。从中选取17个关键基因进行qRT-PCR表达量验证,基因表达变化与转录组的变化趋势一致。2、检测5个ACC氧化酶基因CmACO1,CmACO2,CmACO3,CmACO4,CmACO5在强雌自交系‘2013-12’开花期不同器官中的表达模式,这5个基因在根、茎、叶、雌花和雄花中均有表达,其中CmACO1基因在雌花中表达量最高。进一步检测CmACO1基因在不同花部位、雌蕊和雄蕊不同发育时期以及不同激素处理的表达模式,发现随着雌花发育CmACO1基因积累量随之增加,推测CmACO1基因参与雌花的发育,乙烯利和生长素处理后CmACO1基因表达量相比对照显著增加,表明CmACO1基因同时受乙烯和生长素调控。对CmACO1进行克隆得到cDNA序列全长为936 bp,并对CmACO1基因编码蛋白进行了生物信息学分析。3、检测3个AP2基因CmAP2-1,CmAP2-2,CmAP2-3在强雌自交系‘2013-12’开花期不同器官中的表达模式,这3个基因在根、茎、叶、雌花和雄花中都有表达,其中CmAP2-2基因在雌花中表达量最高。检测CmAP2-2基因在不同花部位、雌蕊和雄蕊不同发育时期的表达以及不同激素处理的表达模式,发现随着子房发育CmAP2-2基因积累量随之增加,且乙烯利处理后CmAP2-2基因大量表达,表明CmAP2-2基因参与子房的发育并参与乙烯信号途径。进一步检测CmAP2-2基因在授粉后1、3、5、7天胚珠中的表达模式,表明CmAP2-2基因随着胚的发育表达量逐渐增加;利用外源激素ACC、IAA对胚进行处理,表明CmAP2-2基因不仅参与了乙烯信号通路还可能参与生长素信号通路的应答。克隆得到的印度南瓜CmAP2-2基因cDNA序列全长为1682 bp,并对CmAP2-2基因编码蛋白进行了生物信息学分析。
【图文】：

图 1-1 花器官决定的 ABCDE 模型[13]Fig. 1-1 The ABCDE model of flower organ ide分离通常采用差减杂交筛选技术，，或利用特异蛋研究者们已经在植物差异表达基因的研究方面取物中的第一个性别决定基因 TASSELSEED2，该基

图 1-2 黄瓜单性花 3 个基因的控制示意图[20]Fig. 1-2 Three genes control cucumber unisexual flowers of schematic 植物激素对性别分化的影响物的性别表现除了受到遗传物质的调控，还与多种因素的影响有关[27]，例如温
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S642.1

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本文编号：2645629