利用番茄果实泛转录组挖掘抗性及可溶性固形物含量相关基因

发布时间：2020-04-25 14:10

【摘要】：番茄(Solanum lycopersicum)不仅是世界范围内重要蔬菜作物也是肉质果实研究的模式植物。在番茄驯化育种过程中番茄的抗性及果实总可溶性固形物(TSS)含量都发生了巨大变化。为了从转录水平研究影响番茄驯化育种过程中抗性以及TSS含量的基因,本研究对399份转色期番茄种质果肉和果皮转录组数据进行分析,并构建了番茄泛转录组。此外,本研究还鉴定了驯化及育种过程中的差异表达基因(DEGs),表达存在/缺失变异(ePAV)基因以及影响番茄抗性和果实TSS含量的关键基因。主要研究结果如下:1.本研究通过基于“Heinz 1706”参考基因组的群体水平的转录本组装和对“Heinz1706”中缺失的基因进行从头组装,构建了399份番茄种质转色期果实泛转录组。群体水平的组装,获得PIM(Solanum pimpinellifolium),CER(S.lycopersicum var.cerasiforme)和BIG(S.lycopersicum)三个亚群群体水平的转录组。通过与12年发布的参考基因组注释基因进行比较,分别从参考基因组三个亚群中鉴定出22,258、24,052、25,134个已经注释的基因和2,282、4,730、6,657个新组装的基因。接着,每个亚群中没有比对到参考基因组的序列(reads)用来从头组装转录本,最终分别在PIM,CER,和BIG中鉴定出907,2,328和3,946个高可信度的代表性组装转录本(RTAs)。结合基于参考基因组的组装和从头组装,本研究构建了包含41,265个基因的番茄转色期果实的泛转录组,其中包括15411个新组装的基因。2.为了鉴定驯化育种过程中的ePAV基因,对上述7,181个RTAs进行聚类,最终得到6,123个RTAs同源基因簇,其中2,706个驯化过程中ePAV基因,4,992个育种改良过程中ePAV基因。此外,本研究发现编码番茄晚疫病抗性蛋白的基因PIM_DN29746_c0_g3_i1以及编码类过氧化物酶P7的基因PIM_DN30274_c0_g2_i1都在驯化过程中表达缺失。3.本研究发现在驯化和育种过程中3,629个基因的表达丰度在转色期发生了显著变化,其中1,945个驯化过程中差异表达的基因,762个基因在育种改良过程中差异表达。此外,300个基因在整个驯化育种过程中都差异表达。4.结合已鉴定的驯化改良区域以及番茄果实糖酸的代谢过程,本研究鉴定出了19个与TSS相关的的差异表达基因,包括LIN5,TIV1以及7个新鉴定出来的糖转运相关的基因,这些基因中,有3个编码双向糖转运蛋白的基因与之前报道的葡萄糖含量数量性状基因座(QTL)共定位。此外,一个编码柠檬酸合酶的基因在驯化育种过程中表达下调。据此推测,这些基因可能与驯化育种过程中番茄果实TSS含量下降有关。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S641.2

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本文编号：2640329