利用RNA-Seq發(fā)掘玉米葉片形態(tài)建成相關的調(diào)控基因
摘要：【目的】葉片寬度和長度等葉形特性是決定植株形態(tài),進而影響種植密度的重要農(nóng)藝性狀,通過轉(zhuǎn)錄組測序技術篩選并挖掘玉米葉片形態(tài)建成相關的代謝路徑及調(diào)控基因,為深入認識葉片發(fā)育的分子機理和鑒定葉寬、葉長候選基因奠定基礎?！痉椒ā恳詷O端窄葉自交系NL409和寬葉自交系WB665為材料,利用RNA-Seq技術鑒定7葉期第七片葉近基部的差異表達基因(DEGs),通過生物信息學分析,篩選與葉片發(fā)育密切相關的代謝通路,利用qRT-PCR驗證不同激素路徑葉形相關基因的表達結(jié)果,并結(jié)合啟動子區(qū)域的序列差異挖掘葉形功能基因?！窘Y(jié)果】分析對照(WB665)和樣品(NL409)高通量測序結(jié)果,在葉寬形成關鍵部位共篩選出5 199個DEGs,其中,2 264(43.55%)個基因表達上調(diào),2 935(56.45%)個基因下調(diào)表達,下調(diào)基因明顯多于上調(diào)基因;GO功能富集分析表明,差異基因主要富集在細胞膜相關的細胞組分中,涉及代謝過程和細胞響應刺激;KEGG富集分析表明,差異基因主要參與到核糖體、植物激素信號轉(zhuǎn)導、苯丙烷類代謝、乙醛酸和二羧酸代謝等過程,其中核糖體、植物激素信號轉(zhuǎn)導、鞘脂類代謝下調(diào)表達基因較多的路徑與葉片發(fā)育密切相關。核糖體路徑富集到多個PRS(PRESSED FLOWER)基因,分析發(fā)現(xiàn)PRS13(PFL2)可能在調(diào)控窄葉發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用。鞘脂代謝路徑富集的基因幾乎全部下調(diào)表達,引起抑制葉片發(fā)育的AP1(APETALA1)類和MAPK(Mitogen-Activated Protein Kinase)類基因上調(diào),以及促進葉片發(fā)育的LFY(LEAFY)下調(diào),與窄葉發(fā)育受抑制的表型一致。植物激素信號轉(zhuǎn)導路徑富集到的油菜素內(nèi)酯(BR)響應基因和赤霉素(GA)代謝基因下調(diào),細胞分裂素(CTK)和大部分生長素(Auxin)響應基因上調(diào),與窄葉中DELLA蛋白基因上調(diào)表達,抑制GA并促進CTK基因表達的作用模式一致。通過qRT-PCR對18個葉片發(fā)育相關基因進行分析,結(jié)果表明,其表達?
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