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以3个大花铁线莲品种:单被品种‘朱卡’(Clematis.‘Julka’)、半重被品种‘薇安’(Clematis.‘Vyvyan Pennell’)、完全重被品种‘蓝光’(Clematis.‘Blue Light’)为供试材料,探究大花铁线莲重被花形成的相关机制。采用常规石蜡切片法和显微技术观察对比3种不同花被类型的大花铁线莲的花芽分化时期,阐明重被型大花铁线莲的起源方式;采用酶联免疫法测定3种不同花被类型的大花铁线莲在各分化时期内4种内源激素(IAA、GA、ABA、ZR)的含量变化;采用高通量测序技术对‘薇安’同一时期同一植株上的三种不同花瓣类型(单被、半重被、重被)进行转录组测序,对3个测序文库进行差异表达,并采用荧光定量PCR对转录组数据中筛选出的部分关键基因进一步验证分析,初步筛选出可能控制铁线莲重被性状的相关基因。主要研究结果如下:1.观察3种不同花型的大花铁线莲的花芽分化过程发现:大花铁线莲的花芽分化顺序都是由外向内进行,其整个花芽分化过程均可分为花芽分化前期、花芽分化初期、萼片原基分化期,雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期。重瓣型大花铁线莲的起源方式为雌雄蕊不同程度的瓣化。在雌蕊原基分化完成之后,完全重被品种在雄蕊雌蕊成形后产生瓣化现象,雌雄蕊在变瓣过程中,通常雄蕊先于雌蕊发生瓣化,而重被品种仅雄蕊瓣化。2.LSD差异比较显示:3种不同花型大花铁线莲的花芽在4个花芽分化阶段中,四类激素(IAA、ABA、GA、ZR)的质量分数在不同花芽分化阶段、不同品种下变化差异均显著,说明测试激素的含量与单重被铁线莲的花芽分化过程关系密切。其中低浓度的GA、ABA及高浓度的IAA利于铁线莲花芽打破休眠从营养生长向生殖生长转变,而IAA含量降低、ZR、ABA、GA浓度上升则利于花芽分化形态的进行从而促进花器官发育成熟。同时,铁线莲形成重瓣性状时期的GA含量会较高利于其他时期,IAA含量上升很有可能利于萼片由单瓣向重瓣进化,ABA激素在铁线莲单被品种和重被品种在各花芽分化阶段的高低变化趋势基本一致且在相同分化阶段下的ABA含量在初期重瓣高于单瓣,在分化末期单瓣高于重瓣。ZR对铁线莲单重瓣性状的作用关系不太明显。在激素平衡方面,在花芽分化后期到末期,ABA/GA及GA/ZR比值增高,ZR/IAA的比值下降可能利于铁线莲品种花器官发育成熟及重瓣化性状的形成。3.对同一花期(7月)同一株上三种不同花被类型的铁线莲‘薇安’进行转录组测序,初步构建了铁线莲的cDNA文库,并对转录组数据进行过滤、拼接、功能注释、Unigene的差异表达分析等。转录组测序共产生13.8GB原始数据,一共获得了146 036条序列,99 652个Unigene基因,长度分布在201~14 638 bp之间,平均长度为977 bp。对聚类后得到的Unigene进行同源搜索和功能注释,共9 133个Unigene与七个数据库(NR、GO、NT、Pfam、KEGG、KOG、Swissprot)具有同源性,占总数目的9.16%。经过SSR位点查找与分析,从检测到的99 652个序列总数中识别出23 035个SSR位点,包含序列的SSR的数量有18 243个,总长为129 654 975 bp。3个不同花型的转录本两两对比进行差异基因表达分析共获得3075条差异表达基因(DEG),其中在3个样本中共存的差异基因有134个。单被花与半重被花的转录本对比(A vs B)有649条上调DEG,605条下调DEG;半重被花与重被花对比(B vs C)包括上调DEG 1046条和下调DEG 721条;单被花与重被花对比(A vs C)有上调DEG 1129条和下调DEG 859条。4.从三个样本中共存的134条DEG中根据各基因参与的代谢通路及所行使的功能选取25条差异基因,绘制DEG聚类图来清晰的显示出各基因在铁线莲‘薇安’单被花、半重被、完全重被的花型中表达量的高低情况,并筛选出10条readcount值较大、序列较长且可能与铁线莲花发育性状相关的候选基因进一步荧光定量PCR验证。综合分析转录组数据及qRT-PCR结果发现,影响铁线莲重瓣化的基因类型主要与花发育、内源激素及细胞壁重构等生长发育性状相关,在几类内源激素中主要参与了铁线莲重瓣化的调控激素是吲哚乙酸和脱落酸,且相同生长条件下IAA在重被中表达量较高,ABA在单被中表达量较高。这些在单重被大花铁线莲中具有显著表达差异的基因主要有(1)MADS-BOX类基因:PMADS 1、AP3、FRUITFULL、FLC下游蛋白;(2)生长素相关基因:IAA9、生长素输入载体、吲哚乙酸诱导蛋白ARG7、脱落酸‘8’羟化酶、ACS等,故推测这几类关键基因可能与铁线莲重被花性状调控有关。