基于转录组测序挖掘甜荞自交不亲和相关功能基因

作者：张建; 黄科慧; 刘洋; 唐恬; 吴银环; 王于栋; 陶建波; 王艺钢; 姜澳华; 刘佳琦; 方小梅; 易泽林^*

来源：西南大学学报(自然科学版), 2022, 44(11): 99-113.

DOI：10.13718/j.cnki.xdzk.2022.11.010

• 甜荞
• 雌雄蕊
• RNA-Seq
• 自交亲和性
• 花柱发育

普通甜荞属于花柱异长型自交不亲和1年生草本作物，营养价值丰富.为了探明甜荞育性和花型发育的重要功能途径和关键基因，以自交不亲和普通甜荞乌克兰大粒荞和自交亲和甜荞品种甜自21为材料，分别对盛花期的甜自21等柱花，乌克兰大粒荞长柱花和短柱花雌雄蕊进行转录组测序，获得283 170条平均长度为1 351 bp, N50为2 040 bp的Unigenes,其中有68 813条差异表达基因(DEGs). GO功能富集分析显示，自交不亲和甜荞中长、短柱花雌雄蕊中的差异基因主要富集在导管形成和导管发育过程中；KEGG代谢通路分析显示，自交不亲和甜荞(S-型和L-型)与自交亲和甜荞(H-型)雌雄蕊中差异基因主要富集在倍半萜和三萜化合物合成途径中；自交不亲和甜荞长、短柱花雌雄蕊中差异基因(L vs S)主要富集在植物激素信号转导途径中.倍半萜和三萜化合物合成途径共富集到77个差异基因，其中三萜化合物合成途径基因在自交不亲和甜荞中下调表达，倍半萜化合物合成途径基因以上调表达为主.植物激素信号转导途径中，与自交亲和型等柱花雌雄蕊比较，生长素、茉莉酸和赤霉素信号通路中的差异表达基因在自交不亲和型长、短柱花雌雄蕊中均高表达.通过qRT-PCR对15个自交亲和性相关差异表达基因进行分析，结果表明：其表达趋势与转录组结果一致，AGL80和PG在短柱花雌雄蕊中高表达，长柱花雌雄蕊中低表达，可能与自交不亲和甜荞长、短柱花发育有关.锌指蛋白基因CCCH,转录因子ARF,MYC,SP11,SUI1与甜荞育性发育相关.该文比较分析了不同花型甜荞雌雄蕊转录组测序结果，获得大量Unigenes数据及差异表达基因的相关信息，发现了导管形成与发育对自交不亲和甜荞花柱发育具有重要影响，明确了萜类化合物、植物激素和转录因子对甜荞育性发育具有重要作用.

• 单位
  西南大学