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琼花不孕花和可孕花转录组分析及发育过程形态结构观察

花匠小妙招
2024-08-18 10:22

摘要

琼花花型奇特，通常由外围八朵不孕花和中间大量可孕花组成，不孕花形态比可孕花大近百倍，然而形成这两种显著差异花型的发育调控机制却不清楚。我们利用新一代高通量测序平台结合生物信息学的方法，从mRNA转录水平上对琼花不孕花、可孕花进行转录组学比较分析，获得了这两种花器官发育高度差异表达的基因。同时利用细胞生物学、解剖结构方法研究了这两种花型发育过程中的形态结构变化。主要结果如下:
　　(1)从外部形态、器官组织解剖和细胞超微结构三方面，比较了不孕花和和可孕花发育过程中形态结构变化特征，找到了两种花型在组织学和细胞学水平的差异。
　　(2)分别成功提取琼花不孕花和可孕花total RNA，用Illumina High-seqTM2500测序平台对琼花进行转录组测序，共获得了278，909，605个raw reads，去除低质量序列、接头序列、含N比例大于5％的序列，获得了267，723，356个clean reads，测序质量高。Trinity拼接最终获得132，788个平均长度为740bp的转录本，每条基因中最长的转录本作为unigene，共获得105，683个unigene。
　　(3)将unigenes与NR、NT、KEGG、SwissProt、PFAM、GO和KOG七大数据库进行序列相似性比对，确定unigenes功能注释信息。共有38，224个(36.16％) unigene被注释到NR数据库中已知蛋白中，20，724个被注释到NT数据库，12，201个被注释到KEGG数据库，26，744个被注释到SwissProt数据库，26，629、30，381和12，637个分别被注释到PFAM、GO和KOG数据库。其中，注释到所有数据库的共有5，706个unigene，占总数的5.39％;至少注释到一个数据库的有43，870个，占总数的41.51％。
　　(4)琼花转录组数据筛选共得到5，765个差异表达基因（阈值padj＜0.05），其中不孕花相对于可孕花基因表达有1，908个上调、3，767个下调。
　　(5)将琼花不孕花、可孕花差异表达基因进行筛选，筛选出与花器官发育相关的基因。其中，与花器官大小相关的基因主要集中在细胞增殖和扩张、激素调节方面。与植物育性相关的基因主要为不孕花雌雄蕊败育，包括绒毡层雄性不育、细胞程序性死亡、花粉和花药发育、胚囊与雌配子体发育相关基因。将筛选得到的花器官发育相关基因进行实时荧光定量验证，确定相关基因在不同时期的表达情况。
　　(6)分析转录因子，共有2，072个转录因子分类到79个转录因子家族，其中MYB转录因子家族最多，其次是AP2-EREBP、C2H2和bHLH家族。在琼花不孕花和可孕花之间，共有377差异表达基因被分到54个转录因子家族，重点分析了与花器官发育有关的MADS转录因子家族。展开▼