牡丹花茎全长转录组测序分析及花茎发育相关基因分析

作     者：冀含乐 王茜赟 马会萍 王若晗 郭亚珍 庞静静 王二强 

作者机构：洛阳市农林科学院牡丹研究所 

出 版 物：《分子植物育种》 (Molecular Plant Breeding)

年 卷 期：2024年

学科分类：090706[农学-园林植物与观赏园艺] 0907[农学-林学] 09[农学] 

基　　金：河南省科技发展计划-中原学者工作站(224400510002) 牡丹核心种质资源库构建及重要性状功能基因的挖掘和利用资助 

主　　题：‘藏枝红’及‘玉盘托金’ 花茎 全长转录组及二代转录组 差异基因分析 

摘      要：牡丹作为传统名花，花大色艳、气味芳香，观赏价值突出，作为切花生产，市场潜力巨大，适切品种研究意义重大。本文通过形态学观察及鉴定，对所选择的两个品种‘藏枝红’及‘玉盘托金’三个不同发育时期进行形态学的观察及鉴定发现‘玉盘托金’在各个时期花茎长度及粗度均优于‘藏枝红’。为进一步研究两个牡丹品种花茎发育差异的相关分子调控基础，利用三代全长转录组Pacbio sequel测序技术对两个品种牡丹花茎发育混合样品进行三代全长转录组测序，并结合不同发育时期二代转录组测序技术，结合相应生物信息学方法进行数据分析。共获得三代全长转录组29.32 Gb clean data，41，420个全长转录本序列，其中31，209个isform序列得到注释。其中注释到一般功能预测(1600条， 12.9%)、翻译，核糖体结构和生物起源(1518条， 12.2%) 和翻译后修饰，蛋白质转运，分子伴侣(1356条， 10.9%)中转录本较多。转录因子预测得到1002个注释到的转录因子，花茎发育相关转录因子C3H、bHLH主要影响木质素生物合成、植物抗逆转录因子占比较多。同时对不同发育时期转录组差异基因分析发现‘藏枝红’及‘玉盘托金’在发育过程中差异基因均呈现先上升后下降的趋势。对两个品种不同发育时期共有差异基因进行分析发现，‘藏枝红’共有差异基因为575个，‘玉盘托金’共有差异基因为495个。对筛选到的与花茎发育相关的基因PsEXP1， PsEXP2和PsEXP3进行 qRT-PCR 表达模式验证。结果表明，三个基因在‘玉盘托金’三个发育时期呈现先上升后下降的趋势，而在‘藏枝红’三个发育时期呈现下降趋势。本研究为开展牡丹花茎发育相关基因的克隆和功能验证以及进一步研究牡丹花茎发育分子调控机理提供相应基础。