基于转录组测序的菜心茎尖组织开花相关基因差异表达分析

作     者：王帷千 龚泽平 陈妍娜 李荣华 黄红弟 郭少龙 李光光 郭培国 夏岩石 WANG Wei-qian;GONG Ze-ping;CHEN Yan-na;LI Rong-hua;HUANG Hong-di;GUO Shao-long;LI Guang-guang;GUO Pei-guo;XIA Yan-shi

作者机构：广州大学生命科学学院/广东省植物适应性与分子设计重点实验室广东广州510006 广东省良种引进服务公司广东广州510091 广州市农业科学研究院广东广州510308 

出 版 物：《南方农业学报》 (Journal of Southern Agriculture)

年 卷 期：2024年第55卷第3期

页      面：721-732页

学科分类：09[农学] 0902[农学-园艺学] 090202[农学-蔬菜学] 

基　　金：广东省自然科学基金项目(2019A1515011587) 广东省乡村振兴战略专项(2022-NPY-03-001) 广州市科技计划项目(202102010414) 

主　　题：菜心 茎尖组织 转录组 差异表达基因(DEGs) 开花调控 

摘      要：【目的】基于转录组测序数据分析鉴定调控菜心抽薹开花相关的候选基因及信号通路,为今后阐明菜心抽薹开花调控分子机制及选育不同熟性菜心品种提供理论参考。【方法】对四九-19号(早熟型)和80天油绿(晚熟型)菜心的七叶期和现蕾期茎尖组织进行转录组测序,比较不同熟性菜心品种间及不同生长时期间的差异表达基因(DEGs),并对其进行GO功能注释及KEGG信号通路富集分析,结合FLOR-ID和UniProt数据库筛选出不同熟性菜心参与调控抽薹开花时间的候选基因及信号通路,通过实时荧光定量PCR验证转录组数据的可靠性。【结果】菜心茎尖组织转录组测序数据为81.93 Gb,经质控过滤后得到536679570条Clean reads,GC含量为47.24%~47.63%,Q20为97.11%~98.00%,Q30为91.97%~94.11%,平均87.98%的Clean reads比对上参考基因组。四九-19号菜心的七叶期和现蕾期间有1965个DEGs,80天油绿菜心的七叶期和现蕾期有6007个DEGs。GO功能注释结果显示,涉及分子功能的DEGs最多,主要注释为蛋白质二聚化活性、血红素结合和四吡咯结合等;其次是生物学过程,主要注释为小分子代谢过程、脂质代谢过程和离子运输等过程;细胞成分类别中,DEGs主要注释为核糖体、细胞器部分、染色体、核小体、蛋白质-DNA复合物和DNA包装复合体。KEGG信号通路富集结果显示,四九-19号菜心七叶期和现蕾期间的DEGs显著(Padj0.05,下同)富集在光合生物中的碳固定及角质、木栓质和蜡生物合成等通路;80天油绿菜心七叶期和现蕾期间的DEGs显著富集在苯丙素生物合成、DNA复制和植物激素信号转导等通路。四九-19号和80天油绿菜心品种间有750个DEGs,其中16个为开花相关基因,涉及光周期途径、自主途径、赤霉素途径、春化途径、温度途径和年龄途径等,部分开花基因在2个菜心品种中表达量存在明显差异。实时荧光定量PCR检测结果与转录组测序结果相关性较强。【结论】菜心抽薹开花过程受到光周期途径、自主途径和赤霉素途径等关键途径调控,同时受到春化途径、温度途径和年龄途径的影响。虽然2个不同熟性菜心品种开花调控所涉及的途径基本相同,但开花调控途径中的基因响应不一致,导致二者开花时间存在差异。