甘蔗属及其近缘属代表性种质的转录组比较分析

作者：李思程; 冯梦凡; 杨细平^*

来源：基因组学与应用生物学, 2023, 42(12): 1323-1337.

DOI：10.13417/j.gab.042.001323

• 甘蔗
• 甘蔗近缘种
• 比较转录组
• RNA-seq
• 斑茅
• 割手密
• 大茎野生种

甘蔗近缘种斑茅(Tripidium arundinaceum)、甘蔗属内野生种割手密(Saccharum spontaneum)和大茎野生种(Saccharum robustum)具有茎部强壮、耐旱、耐涝、耐霜和抗病性等对现代甘蔗品种改良具有重要价值的性状。本研究通过比较甘蔗属及其近缘属四个代表性种质，包括一个甘蔗属近缘种质(斑茅)、两个甘蔗属野生种(割手密、大茎野生种)和一个甘蔗属驯化种(热带种)的转录组，以探讨它们在转录层面的差异。研究发现，甘蔗近缘种斑茅与甘蔗属野生种割手密(BM vs Y83)、甘蔗属内的两个野生种割手密与大茎野生种(Y83 vs N57)以及甘蔗属内的野生种割手密和驯化种热带种(N57 vs NJ)之间的差异表达基因主要涉及光合作用、次级代谢和信号转导等，这可能导致甘蔗属及其近缘属物种间在光合能力、抗生物和非生物胁迫能力以及营养利用方面存在差异。割手密在氮代谢表现出较斑茅和大茎野生种更强的潜力，表明其在氮素利用上可能更具优势。此外，割手密的特异表达基因涉及光感受器、昼夜节律时钟和开花途径，这可能与其开花特性相关。本研究还鉴定了甘蔗属及其近缘属、甘蔗属内野生种和驯化种之间的4 325个直系同源基因，这些基因的正选择分析结果表明割手密可能在自然选择下逐渐改变基因表达模式以适应环境，而热带种从大茎野生种驯化后的分化和适应可能与植物激素信号转导的改变相关。

• 单位
  亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室; 广西大学