毛华菊舌状花形态变异的转录组分析

发布时间：2020-06-09 09:13

【摘要】：毛华菊[Chrysanthemum vestitum(Hemsl.)Ling]是栽培菊花的近缘野生种,和菊花(Chrysanthemum ×morifolium Ramat.)同为菊属植物中的6倍体物种,其头状花序由外轮的舌状花和内轮的管状花构成。前人研究发现毛华菊群体中一些植株的舌状花呈现出类似栽培菊花管瓣类型的变异,这一现象引起了研究者极大的关注。对毛华菊舌状花形态变异的形成机理进行研究,可以为进一步解析菊花舌状花变异的机理以及为指导菊花瓣型的定向改良提供依据。本研究对分布于安徽天柱山、河南栾川和内乡3个地区10个居群毛华菊的形态性状进行了比较分析。在分析舌状花形态变异植株的基础上,通过RNA-seq技术对毛华菊两种典型瓣型的材料进行转录组测序,并进行了生物信息学分析,通过比较FPKM值对差异表达的基因特别是转录因子进行了筛选,并通过qRT-PCR技术对结果进行了验证。本研究获得的主要研究结果如下:(1)对分布于安徽天柱山、河南栾川和内乡3个地区10个居群毛华菊的14个关键形态性状进行了测量和数据分析,发现两地毛华菊叶片宽度相当,但河南地区毛华菊叶片更长,这造成了安徽地区毛华菊叶型更接近卵圆形,而河南地区毛华菊的叶型更狭长的形态区别。在内乡地区观察到了毛华菊舌状花形态变异植株,并依据舌状花形态将头状花序分为平瓣、管瓣和混合瓣类型。通过统计舌状花基部闭合比例以及不同闭合程度的舌状花在头状花序上的比例,发现这两个性状具有连续分布的特点。结合居群和地域进行性状分析发现,毛华菊同一居群内的性状变异幅度较小,其中花朵相关形态性状的变异系数稍大,而叶片相关形态性状相对比较稳定。(2)对毛华菊平瓣和管瓣材料进行转录组测序,共获得92003条unigenes,平均长度为 861.06bp。通过NR、SWISSPROT、KOG、KEGG、GO 5个数据库进行功能注释,得到注释的unigenes为42381条。共识别出转录因子1232个,对涉及到花发育及形态建成的转录因子家族进行分析,发现属于NAC、MADS-box、ARF、TCP转录因子家族的基因分别有66、39、19和28个。在平瓣材料和管瓣材料间差异表达的转录因子有160个,属于NAC家族的有13个,MADS-box家族的有6个,TCP和ARF转录因子基因家族各有3个。推测这些转录因子家族的基因可能参与了毛华菊舌状花形态变异的调控。以SAND为内参基因,选取从转录组中筛选得到的12个差异表达的转录因子进行qRT-PCR检测,以验证RNA-seq结果的准确性。结果显示,在检测的12个基因中,qRT-PCR与RNA-seq结果极显著相关的有7个,结果为显著相关的为4个,仅有1个基因的相关系数未达到显著相关水平。通过以上研究结果,获得了以下结论:毛华菊在不同分布地区对环境的要求不同,安徽天柱山地区毛华菊主要分布在山顶的阴坡,而在河南地区分布在海拔400-1200m的疏林区域。毛华菊叶部性状在居群间和地区间的差异较大,花部性状差异相对较小。毛华菊舌状花形态变异类型仅分布在河南内乡地区,且这一舌状花形态的变异存在连续的中间过渡类型,推测其为属于数量性状。通过对平瓣和管瓣毛华菊材料的转录组测序研究,在两个材料间找到了 160条差异表达的转录因子,其中属于NAC家族的有13条,10条在管瓣材料中高表达;MADS-box家族的基因有6条,5条在管瓣材料中高表达;TCP转录因子有3条,均在管瓣材料中高表达;ARF转录因子有3条,2条在管瓣材料中高表达,1条在平瓣材料中高表达。这些转录因子在舌状花中的差异表达可能导致了不同瓣型的出现。
【图文】：

逡逑图２－６不同瓣型毛华菊头状花序逡逑注：Ａ：平瓣类型；Ｂ－Ｅ：不同程度混合瓣类型；Ｆ：管瓣类型；标尺＝ｌｃｍ逡逑Ｆｉｇ．邋２－６邋Ｃａｐｉｔｕｌｕｍ邋ｏｆ邋Ｃ．邋ｖｅｓｔｉｔｕｍ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｐｅｔａｌ邋ｔｙｐｅｓ逡逑Ｎｏｔｅ：邋Ａ：Ｆｌａｔ邋ｔｙｐｅ；邋Ｂ－Ｅ：邋Ｈｙｂｒｉｄ邋ｔｙｐｅ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｄｅｇｒｅｅ；邋Ｆ：邋Ｔｕｂｌａｒ邋ｔｙｐｅ；邋Ｂａｒ＝ｌｃｍ逡逑ｍｍ逡逑图２－７花冠筒基部闭合程度不同的舌

２毛华菊形态性状变异的研宄图２－６不同瓣型毛华菊头状花序逡逑注：Ａ：平瓣类型；Ｂ－Ｅ：不同程度混合瓣类型；Ｆ：管瓣类型；标尺＝ｌｃｍ逡逑Ｆｉｇ．邋２－６邋Ｃａｐｉｔｕｌｕｍ邋ｏｆ邋Ｃ．邋ｖｅｓｔｉｔｕｍ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｐｅｔａｌ邋ｔｙｐｅｓ逡逑Ｎｏｔｅ：邋Ａ：Ｆｌａｔ邋ｔｙｐｅ；邋Ｂ－Ｅ：邋Ｈｙｂｒｉｄ邋ｔｙｐｅ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｄｅｇｒｅｅ；邋Ｆ：邋Ｔｕｂｌａｒ邋ｔｙｐｅ；邋Ｂａｒ＝ｌｃｍ逡逑
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S682.11

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 卫江;;毛华菊[J];植物杂志;1987年04期

2 王文奎,周春玲,戴思兰;毛华菊花朵形态变异[J];北京林业大学学报;1999年03期

3 李东林,赵鹏;毛华菊二居群的细胞核型比较[J];安徽农业大学学报;1998年04期

4 王国亮，朱信强，袁萍，，袁焱明;毛华菊精油化学成分研究[J];武汉植物学研究;1995年04期

5 李新生,陈永德,路光仲,张国斌;毛华菊浸膏的毒性研究[J];食品科学;1986年08期

6 王文奎,王强;毛华菊与菊花多姿多彩的奥秘[J];植物杂志;1999年05期

7 陈发棣,陈素梅,房伟民,刘健;五个小菊品种(或种)的耐热性鉴定[J];上海农业学报;2001年03期

8 李东林,赵鹏;毛华菊生物学特征的初步观察[J];安徽农业大学学报;1998年02期

9 陈发棣,陈佩度,房伟民,李鸿渐;栽培小菊与野生菊间杂交一代的细胞遗传学初步研究[J];园艺学报;1998年03期

10 周杰;陈俊愉;;中国菊属一新变种[J];植物研究;2010年06期

相关会议论文 前7条

1 陈发棣;陈佩度;李鸿渐;;几种中国野生菊的染色体组分析及亲缘关系初步研究[A];中国菊花研究论文集（1997-2001）[C];2001年

2 赵宏波;陈发棣;房伟民;;栽培小菊和几种菊属植物花粉离体萌发研究[A];中国菊花研究论文集（2002—2006）[C];2002年

3 陈发棣;陈佩度;房伟民;李鸿渐;;栽培小菊与野生菊间杂交一代的细胞遗传学初步研究[A];中国菊花研究论文集（1997-2001）[C];2001年

4 赵宏波;陈发棣;房伟民;管志勇;;不同地理居群野菊、毛华菊自交和开放条件下结实性研究[A];中国菊花研究论文集（2002—2006）[C];2002年

5 陈发棣;陈素梅;房伟民;刘健;;五个小菊品种(或种)的耐热性鉴定[A];中国菊花研究论文集（1997-2001）[C];2001年

6 樊光迅;亓帅;王文奎;戴思兰;;毛华菊形态性状变异的数学分析[A];中国观赏园艺研究进展2016[C];2016年

7 许莹修;戴思兰;;菊属植物种下变异与菊花育种潜力的研究[A];中国菊花研究论文集（2002—2006）[C];2002年

相关博士学位论文 前1条

1 周杰;关于中国菊花起源问题的若干实验研究[D];北京林业大学;2009年

相关硕士学位论文 前2条

1 樊光迅;毛华菊舌状花形态变异的转录组分析[D];北京林业大学;2017年

2 刘黎卿;毛华菊DREB2同源基因的克隆和功能分析[D];南京农业大学;2007年

本文编号：2704470