淹水胁迫下菊花脑转录组测序和耐涝菊花种质创新
De Novo Transcriptomic Resources for Chrysanthemum Nankingense (Nakai) Tzvel.under Waterlogging and Breeding on Waterlogging Tolerance in Chrysanthemum
为丰富菊属植物转录组资源,并在转录水平上初步研究菊属植物对淹水胁迫响应的分子机理,本文以菊花脑(Chrysanthemum nankingense(Nakai)Tzvel.)为试材,进行淹水胁迫处理,在处理后的3、6、12、24、48h五个时间点对淹水处理(J-W)和对照(J-CK)的根系进行平行取样,分别提取RNA,对每个处理不同时间点的RNA采用等量混样的方式得到J-CK和J-W两个样品,分别构建文库和进行转录组从头测序.用生物信息学方法进行从头组装(De novo assembly),对J-CK和J-W两个样品的差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)进行分析.另外,还对耐涝性强的紫花野菊和切花菊'南农银山'进行了种间杂交,并对后代真实性和耐涝性进行了鉴定.主要结论如下:(1)使用下一代测序平台Illumina HiSeqrM 2000,对J-CK和J-W两个样品分别进行转录组从头测序,分别获得59,279,028和64,293,512条原始读序(Raw Reads),经去冗余和从头组装,分别获得149,184(平均读长219 nt)和164,392(276 nt)个Contig,88,001(279 nt)和 100,832(419 nt)个 Unigene.将两个样品组装得到的 Unigene通过序列聚类软件做进一步序列拼接,去冗余处理,以及同源转录本聚类,获得93,334条Unigene,平均读长473 nt.用BLAST检索NCBI蛋白数据库,发现共有60,376条Unigene比对到至少一条序列(E-value<0.0001),为总Unigene的64.69%;通过同源性比对,发现公共数据中与菊花脑同源性最高的物种依次为葡萄(Vitis vinifera)、蓖麻(Ricinus communis)、毛果杨(Populus trichocarpa)和大豆(Glycine max).建立的菊花脑根系转录组数据库,将有利于下一步的比较研究.(2)用FPKM法对J-CK和J-W的差异表达基因进行分析,发现其中16,901条基因上调,14,700条下调(|log2(Ratio)|≥1且FDR≤0.001).对差异表达基因进行GO分类和显著性富集分析,发现4个GO term的差异基因显著性富集,分别是二糖代谢过程和糖苷代谢过程相关基因,以及保持细胞壁结构完整性和焦磷酸硫胺素结合功能基因.通过KEGG pathway分析,发现差异表达基因参与最多的路径是代谢、次级代谢产物的生物合成、植物病原菌互作和植物激素信号转导等路径.重点分析了激素信号转导路径中脱落酸(Abscisic acid,ABA)和乙烯生物合成过程中关键酶的基因表达,发现ABA和乙烯合成路径中的关键酶基因表达量上调,将促进根系中ABA和乙烯的生成,而这两种激素在前人的研究中被证明具有缓解涝害的作用.(3)对切花小菊'南农银山'(C.morifolium Nannongyinshan')和紫花野菊(C.zawadskii(Herb.)Tzvel.)进行种间杂交,获得1个种间杂交后代,其株高、叶长、叶宽、管状花数、舌状花数等形态指标均介于双亲之间;SRAP分子标记分析发现,子代中同时具有父、母本特异条带,说明获得的后代是真杂种.淹水处理后,子代的叶片相对含水量、叶绿素含量的降低、丙二酫含量的升高显著低于母本'南农银山',且具有比母本更高的抗氧化酶活性,表现出较强的耐涝性.说明通过种间杂交能将紫花野菊的耐涝性导入切花小菊品种,进行切花小菊种质耐涝性改良和创新.
- 作者：
- 王靓
- 学位授予单位：
- 南京农业大学
- 专业名称：
- 园林植物与观赏园艺
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2013年
- 导师姓名：
- 陈发棣
- 中图分类号：
- S682.11
- 关键词：
- 菊花脑；淹水胁迫；转录组；高通量测序；De novo；种间杂交
- C.nankingense; waterlogging; transcriptome; high-throughput sequencing; De novo; interspecific hybridization;