月季等蔷薇科园林植物色香关联候选基因的挖掘

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月季(Rosa chinensis),又称“花中皇后”,色彩艳丽丰富,花香引人入胜,是重要的商业花卉。矮牵牛(Petunia hybrida),草本,盛花期长,色彩和形态多种多样,是具有重要研究价值的观赏花卉。因此,在两种花色花香表型丰富的植物中深入挖掘色香关联基因具有重大意义。本研究对月季进行转录组分析,筛选花瓣中特异性表达基因,并对矮牵牛栽培种基因组组装结果进行全基因组基因注释并寻找花瓣中特异性表达基因,鉴定花色花香代谢相关途径结构基因。并利用WGCNA筛选花色花香表型相关模块,构建蔷薇科常见物种的直系同源家族,挖掘花瓣中色香关联候选基因。主要研究结果如下:1.通过RNA-seq和WGCNA分析,发现了266个基因在月季花瓣中特异性上调表达,144个基因在花瓣中特异性下调表达。并对该部分基因进行了KEGG富集分析,发现主要在信号转导方面出现富集。2.从N50大小为5.31Mb,基因组大小1.4G的矮牵牛栽培种中鉴定出44210个编码蛋白基因。预测出来的重复序列为929 Mb,在基因组中所占的比例为65.4%。对编码蛋白基因进行了nr、KEGG等数据库功能注释。通过与拟南芥和茄科其他物种进行比较基因组学分析,鉴定出30020个直系同源家族。发现了13个栽培种特异性扩增基因家族。发现栽培种自身基因组共线性区段数目796个,远多于两个原始种基因组的52个,推测是人工选择使得某些基因趋同化导致自身产生较多的共线性区段。通过RNA-seq,发现771个基因在花瓣中特异性上调表达,214个基因特异性下调表达,富集分析表明该部分基因主要在糖代谢以及脂质代谢中富集。同时鉴定出矮牵牛中的花色花香酶基因。3.构建月季、梅花、草莓、桃、梨、苹果和矮牵牛7个物种的直系同源家族,鉴定月季花色花香酶基因,通过WGCNA,发现月季10个模块,矮牵牛8个模块同时存在花色花香和花瓣特异性表达基因,发现月季花瓣在该部分模块有120个枢纽基因,矮牵牛在该部分模块有370个枢纽基因。筛选7个物种共有的直系同源分组,将筛选的月季和矮牵牛的花色花香表型相关模块枢纽基因在7个物种的直系同源分组中进行验证,挖掘出5个色香关联候选基因。
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