莲的花器官瓣化分子调控机制的研究
发布时间：2021-07-10 04:15
莲属于莲科、莲属,是多年生的基部双子叶水生植物。莲属包含有两个种:亚洲莲和美洲黄莲。其中,亚洲莲就是我们通常所称的莲。中国是莲的分布中心和栽培中心之一。莲是重要的观赏水生植物,又称为荷花,是中国传统十大名花之一,其观赏价值很大程度上取决于绚丽的花色和多样的花型。花型的决定因素包括花器官形态,特别是花瓣的组成、数量、大小和形状等。类花瓣性状是观赏植物育种中选择的重要特征之一。一些花莲品种在花发育过程,雄蕊和心皮会发生瓣化现象,形成重瓣花型,极大地提高了莲的观赏价值。因此,重瓣花品种的选育,是花莲育种的重要目标之一。然而,目前对莲的雄蕊瓣化和心皮瓣化的分子机理知之甚少。开展莲雄蕊瓣化和心皮瓣化机理的研究,充分发掘莲中控制花型的优异基因资源,对于培育观赏型的花莲新品种具有重要意义。本研究通过多组学技术（转录组、蛋白组及全基因组DNA甲基化）对莲的花器官瓣化现象进行了系统的研究,并对花器官发育相关的重要基因家族MADS-box基因家族进行了分析鉴定。挖掘出部分可能参与调控莲花器官瓣化的关键基因。同时,选取莲的SEP3基因在拟南芥中过表达,其过表达植株影响开花时间及花形态。这些为莲的花器官瓣化机...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院武汉植物园)湖北省
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１拟南芥中花四聚体模型和花发育ＡＢＣＤＥ模型（改自ＴｈｅｉＢｅｎｅｔａｌ．，２０１６）??
肴??蜃椋模危良谆???戏治隽?男廴锇昊?芯浚崳?出了一系列具有不同花形态的花莲品种。其中，热带品种‘粉红凌霄’，拥有变??态的花器官，其绝大多数雄蕊转变成了类似花瓣器官（图２．１Ｂ－Ｆ）。与‘中国古??代莲’相比，‘粉红凌霄’有更多的花瓣和较少的雄蕊。它的变异器官称作雄蕊??瓣化，类似花瓣但也有雄蕊附属物（图２．１Ｆ）。这个特征提供了很好的一个研宄??雄蕊瓣化的模型。??ｍｉ??Ｉ?ｆｆ?ｒ??ｍｍ??图２．１莲花形态图??（Ａ）中国古代莲的花。（Ｂ）和（Ｃ）?‘粉红凌霄’的花苞。（Ｄ）?‘粉红凌霄’开花第一天。??（Ｅ）?‘粉红凌霄＇开花第四天。（Ｆ）三个花器官分别为雄蕊（Ｓｔ）、瓣化雄蕊（Ｓｐ）和花瓣??（Ｐ）。所有标尺长为ｌｃｍ。??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｓａｃｒｅｄ?ｌｏｔｕｓ?ｆｌｏｗｅｒ??（Ａ）?Ｆｌｏｗｅｒ?ｏｆ?＇Ｃｈｉｎａ?ａｎｔｉｑｕｅ，．?（Ｂ）?ａｎｄ?（Ｃ）?Ｆｌｏｗｅｒ?ｂｕｄ?ｏｆ?１Ｆｅｎｈｏｎｇｌｉｎｇｘｉａｏ，．?（Ｄ）?Ｆｌｏｗｅｒ?ｏｆ??‘Ｆｅｎｈｏｎｇｌｉｎｇｘｉａｏ’?ａｔ?ｔｈｅ?ｆｉｒｓｔ?ｄａｙ?ｏｆ?ｂｌｏｓｓｏｍ．?（Ｅ）?Ｆｌｏｗｅｒ?ｏｆ‘Ｆｅｎｈｏｎｇｌｉｎｇｘｉａｏ’?ａｔ?ｔｈｅ?ｆｏｕｒｔｈ?ｄａｙ?ｏｆ??ｂｌｏｓｓｏｍ．?Ｉ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?Ｐｅｔａｌ?（Ｐ）；?ＩＩ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?Ｓｔａｍｅｎ?（Ｓｔ）；?ＩＩＩ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?ｃａｒｐｅｌ；?ＩＶ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ??Ｓｔａｍｅｎ?ｐｅｔａｌｏｉｄ?（Ｓｐ）．?（Ｆ）?Ｔｈｒｅｅ?ｆｌｏｒａｌ?ｏｒｇａｎｓ
２．２．２?ｍＲＮＡＩＵｕｍｉｎａＨｉＳｅｑ?测序结果??为了研究雄蕊瓣化的分子机制，对花瓣（Ｐ）、瓣化雄蕊（Ｓｐ）和雄蕊（Ｓｔ）??进行了转录组测序。在花朵开放的第一天（图２．１Ｄ），收集花器官花瓣、瓣化雄??蕊和雄蕊。每个样品三次重复，然后建立９个文库分别是ＰＩ、Ｐ２、Ｐ３，?Ｓｐｌ、Ｓｐ２、??Ｓｐ３和Ｓｔｌ、Ｓｔ２、Ｓｔ３。９个文库经测序产生了?７５．３５?Ｇｂ的ｃｌｅａｎ?ｄａｔａ。选择其中??高质量（Ｑ＞２０）的读长７３．１１Ｇｂ，每个样品有超过６．５１Ｇｂ的ｃｌｅａｎｄａｔａ作为后??续分析数据。本研究分析每个样品转录本的数目及其ＦＰＫＭｓ值（图２．２Ａ）。剔??除标准化ｒｅａｄｓ的ＦＰＫＭ小于０．５的基因，样品总共检测到２７０５３个转录本。大??约有３３％的基因表达ＦＰＫＭ在０．５－１０范围，而ＦＰＫＭ＞１０的基因有３６％。８２．７２－??８６．４６％的短ｃｌｅａｎ?ｒｅａｄｓ能比对到‘中国古代莲’参考基因组上（Ｍｉｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１３）。??其中
【参考文献】：
期刊论文
[1]荷花由单瓣到千瓣的演化及调控机制探讨[J]. 秦密,刘凤栾,张大生,田代科. 自然杂志. 2018(03)
[2]Whole genome re-sequencing reveals evolutionary patterns of sacred lotus（Nelumbo nucifera）[J]. Longyu Huang,Mei Yang,Ling Li,Hui Li,Dong Yang,Tao Shi,Pingfang Yang. Journal of Integrative Plant Biology. 2018(01)
[3]莲NnFUL基因克隆、亚细胞定位及表达分析[J]. 陈岳,张微微,田代科,王金刚. 上海农业学报. 2015(04)
[4]荷花LEAFY基因的克隆及表达分析[J]. 刘艺平,董姬秀,张曼,李创,李娜,孔德政. 植物生理学报. 2014(02)
[5]重瓣和重台莲品种花芽分化过程的解剖结构比较[J]. 姜莉,陈发棣,滕年军,陈素梅,崔娜欣,顾俊杰. 园艺学报. 2009(08)
[6]重瓣花的形成机理及遗传特性研究进展[J]. 赵印泉,刘青林. 西北植物学报. 2009(04)
[7]The Expression of Manganese Superoxide Dismutase Gene from Nelumbo nucifera Responds Strongly to Chilling and Oxidative Stresses[J]. Wen Li1,Lin Qi1,Xiaodong Lin1,Huhui Chen1,Zhanqi Ma1,Keqiang Wu2 and Shangzhi Huang1(1School of Life Sciences,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510275,China;2Institute of Plant Biology,School of Life Sciences,National Taiwan University,Taipei 106,China). Journal of Integrative Plant Biology. 2009(03)
[8]花发育的基因调控与花性状的改造[J]. 华志明. 生物技术通报. 1998(01)
博士论文
[1]莲叶绿体基因组图谱的构建及其系统进化分析[D]. 全志武.武汉大学 2011
本文编号：3275166
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院武汉植物园)湖北省
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１拟南芥中花四聚体模型和花发育ＡＢＣＤＥ模型（改自ＴｈｅｉＢｅｎｅｔａｌ．，２０１６）??
肴??蜃椋模危良谆???戏治隽?男廴锇昊?芯浚崳?出了一系列具有不同花形态的花莲品种。其中，热带品种‘粉红凌霄’，拥有变??态的花器官，其绝大多数雄蕊转变成了类似花瓣器官（图２．１Ｂ－Ｆ）。与‘中国古??代莲’相比，‘粉红凌霄’有更多的花瓣和较少的雄蕊。它的变异器官称作雄蕊??瓣化，类似花瓣但也有雄蕊附属物（图２．１Ｆ）。这个特征提供了很好的一个研宄??雄蕊瓣化的模型。??ｍｉ??Ｉ?ｆｆ?ｒ??ｍｍ??图２．１莲花形态图??（Ａ）中国古代莲的花。（Ｂ）和（Ｃ）?‘粉红凌霄’的花苞。（Ｄ）?‘粉红凌霄’开花第一天。??（Ｅ）?‘粉红凌霄＇开花第四天。（Ｆ）三个花器官分别为雄蕊（Ｓｔ）、瓣化雄蕊（Ｓｐ）和花瓣??（Ｐ）。所有标尺长为ｌｃｍ。??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｓａｃｒｅｄ?ｌｏｔｕｓ?ｆｌｏｗｅｒ??（Ａ）?Ｆｌｏｗｅｒ?ｏｆ?＇Ｃｈｉｎａ?ａｎｔｉｑｕｅ，．?（Ｂ）?ａｎｄ?（Ｃ）?Ｆｌｏｗｅｒ?ｂｕｄ?ｏｆ?１Ｆｅｎｈｏｎｇｌｉｎｇｘｉａｏ，．?（Ｄ）?Ｆｌｏｗｅｒ?ｏｆ??‘Ｆｅｎｈｏｎｇｌｉｎｇｘｉａｏ’?ａｔ?ｔｈｅ?ｆｉｒｓｔ?ｄａｙ?ｏｆ?ｂｌｏｓｓｏｍ．?（Ｅ）?Ｆｌｏｗｅｒ?ｏｆ‘Ｆｅｎｈｏｎｇｌｉｎｇｘｉａｏ’?ａｔ?ｔｈｅ?ｆｏｕｒｔｈ?ｄａｙ?ｏｆ??ｂｌｏｓｓｏｍ．?Ｉ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?Ｐｅｔａｌ?（Ｐ）；?ＩＩ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?Ｓｔａｍｅｎ?（Ｓｔ）；?ＩＩＩ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?ｃａｒｐｅｌ；?ＩＶ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ??Ｓｔａｍｅｎ?ｐｅｔａｌｏｉｄ?（Ｓｐ）．?（Ｆ）?Ｔｈｒｅｅ?ｆｌｏｒａｌ?ｏｒｇａｎｓ
２．２．２?ｍＲＮＡＩＵｕｍｉｎａＨｉＳｅｑ?测序结果??为了研究雄蕊瓣化的分子机制，对花瓣（Ｐ）、瓣化雄蕊（Ｓｐ）和雄蕊（Ｓｔ）??进行了转录组测序。在花朵开放的第一天（图２．１Ｄ），收集花器官花瓣、瓣化雄??蕊和雄蕊。每个样品三次重复，然后建立９个文库分别是ＰＩ、Ｐ２、Ｐ３，?Ｓｐｌ、Ｓｐ２、??Ｓｐ３和Ｓｔｌ、Ｓｔ２、Ｓｔ３。９个文库经测序产生了?７５．３５?Ｇｂ的ｃｌｅａｎ?ｄａｔａ。选择其中??高质量（Ｑ＞２０）的读长７３．１１Ｇｂ，每个样品有超过６．５１Ｇｂ的ｃｌｅａｎｄａｔａ作为后??续分析数据。本研究分析每个样品转录本的数目及其ＦＰＫＭｓ值（图２．２Ａ）。剔??除标准化ｒｅａｄｓ的ＦＰＫＭ小于０．５的基因，样品总共检测到２７０５３个转录本。大??约有３３％的基因表达ＦＰＫＭ在０．５－１０范围，而ＦＰＫＭ＞１０的基因有３６％。８２．７２－??８６．４６％的短ｃｌｅａｎ?ｒｅａｄｓ能比对到‘中国古代莲’参考基因组上（Ｍｉｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１３）。??其中
【参考文献】：
期刊论文
[1]荷花由单瓣到千瓣的演化及调控机制探讨[J]. 秦密,刘凤栾,张大生,田代科. 自然杂志. 2018(03)
[2]Whole genome re-sequencing reveals evolutionary patterns of sacred lotus（Nelumbo nucifera）[J]. Longyu Huang,Mei Yang,Ling Li,Hui Li,Dong Yang,Tao Shi,Pingfang Yang. Journal of Integrative Plant Biology. 2018(01)
[3]莲NnFUL基因克隆、亚细胞定位及表达分析[J]. 陈岳,张微微,田代科,王金刚. 上海农业学报. 2015(04)
[4]荷花LEAFY基因的克隆及表达分析[J]. 刘艺平,董姬秀,张曼,李创,李娜,孔德政. 植物生理学报. 2014(02)
[5]重瓣和重台莲品种花芽分化过程的解剖结构比较[J]. 姜莉,陈发棣,滕年军,陈素梅,崔娜欣,顾俊杰. 园艺学报. 2009(08)
[6]重瓣花的形成机理及遗传特性研究进展[J]. 赵印泉,刘青林. 西北植物学报. 2009(04)
[7]The Expression of Manganese Superoxide Dismutase Gene from Nelumbo nucifera Responds Strongly to Chilling and Oxidative Stresses[J]. Wen Li1,Lin Qi1,Xiaodong Lin1,Huhui Chen1,Zhanqi Ma1,Keqiang Wu2 and Shangzhi Huang1(1School of Life Sciences,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510275,China;2Institute of Plant Biology,School of Life Sciences,National Taiwan University,Taipei 106,China). Journal of Integrative Plant Biology. 2009(03)
[8]花发育的基因调控与花性状的改造[J]. 华志明. 生物技术通报. 1998(01)
博士论文
[1]莲叶绿体基因组图谱的构建及其系统进化分析[D]. 全志武.武汉大学 2011
本文编号：3275166
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