桑树扦插生根的转录组分析及MaSAUR2和MaHO-1基因的表达分析

来源 :江苏科技大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:luoqiaoshui
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本试验应用Solexa测序技术对桑树两种扦插方式生根发育过程插穗基部皮层进行转录组测序及生物信息学分析,并对在扦插生根过程中显著差异表达的基因MaSAUR2与MaHO-1进行了基因克隆、序列特征分析以及表达特征分析。主要实验结果与结论如下:1、根据插穗发育情况,采用夏秋季绿枝与秋末冬初绿枝扦插生根过程基部皮层材料构建了7个转录组数据库:其中夏秋季绿枝扦插生根过程3个,分别为W1(对照未处理)、W2(基部膨大期)、W3(不定根长出皮层期);秋末冬初绿枝扦插生根过程4个,分别为Q1(对照未处理)、Q2(基部膨大期)、Q3(发育停滞期)、Q4(不定根长出皮层期)。经过预处理,7个转录组数据库获得的高质量reads条数为52,756,096~88,216,727条。对其进行蛋白功能注释,结果7个转录组数据库注释上的序列数分别为23837~39504,注释率为35.81%~57.20%。根据contigs与蛋白功能注释的对应关系,将桑树两种绿枝扦插生根发育过程中对应发育时期转录组数据库进行交叉分析,其中将数据库W1与Q1、W2与Q2、W2与Q3、W3与Q4进行分析,获得两两共同拥有的基因,并分别将其命名为A、B、C、D数据库。结果得到数据库A中有14191个UniProt注释;B中有14142个UniProt注释;C中有13760个UniProt注释;D中有12355个UniProt注释。数据库A与B差异基因筛选得到77个差异基因,B与C筛选得到1752个差异基因,C与D筛选得到1991个差异基因,并对差异基因进行GO与KEGG功能富集聚类。根据功能富集结果,对各个发育阶段的差异基因进行详细分析,得出差异基因富集最多的通路主要为能量代谢、糖代谢、激素信号转导、细胞周期、生物的降解与合成等。2、本试验从桑树茎部皮层中克隆得到一条SAUR(Small auxin-up RNA)基因的cDNA序列,将其命名为MaSAUR2(GenBank登录号:KC852881)。序列分析显示该基因编码182个氨基酸残基,所编码蛋白的分子质量约为20.7kDa,理论等电点pI约为9.39,有1个SAUR-specific domain(SSD)。荧光实时定量PCR检测发现根是MaSAUR2基因转录最活跃的组织,在茎和叶中表达量也相对较高,在芽中表达量相对较少,在熟果中没有表达。应用IAA溶液处理桑树插穗,结果显示插穗茎部皮层中的MaSAUR2基因在5min内表达量迅速增加。在桑树插穗不定根形成过程中,该基因在基部膨大期呈一个较低的表达水平,而在不定根长出皮层期表达水平显著升高,推测MaSAUR2在桑树不定根的伸长生长过程中发挥了重要作用3、从桑树茎部皮层中克隆得到一条HO(heme oxygenase)基因的cDNA序列,将其命名为MaHO-1(GenBank登录号:KJ544669)。序列分析显示该基因编码291个氨基酸残基,所编码的成熟蛋白分子量约为26.2kD,理论等电点pI约为8.79,有1个Hame oxygenase-like结构域。荧光实时定量PCR检测发现MaHO-1转录最活跃的组织是叶,其次依次是芽、茎、熟果、根。应用IAA溶液处理桑树插穗,结果显示插穗皮层的MaHO-1基因的转录水平逐步上升,到6h表达量最大,之后表达量变化趋于平缓。在桑树插穗不定根形成过程中,该基因维持一个较高的表达水平:从未处理到基部膨大期,表达量上升了5倍,之后表达量上升减缓。酶活性变化与基因表达量变化基本一致。并且MaHO-1表达量的上升发生在不定根形成之前。推测MaHO-1的上调表达在不定根的形成过程中发挥重要作用。
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