秀珍菇不同生长阶段在低温刺激后的转录组及差异基因表达分析

作者：王伟科^*; 陆娜; 闫静; 宋吉玲; 袁卫东; 周祖法

来源：农业生物技术学报, 2020, 28(10): 1837-1848.

• 秀珍菇
• 低温
• 菌丝体
• 原基
• 差异表达基因

秀珍菇(Pleurotus pulmonarius)属于变温结实菇种,低温刺激可诱导其子实体形成。为了探究秀珍菇结实的分子机制,本实验采用Illumina测序技术,对发菌完好的秀珍菇菌包的菌丝体常温培养阶段、低温诱导阶段、低温诱导后恢复至常温阶段、原基形成阶段4个不同生长发育阶段进行了全转录组测序,构建了4个样本的c DNA文库,并检测文库质量;利用Trinity软件拼接得到的转录组作为参考序列将4个样本的clean reads与之进行比对(mapping);最后对获得的有效序列进行功能注释及相关生物信息学分析。在4个不同生长阶段分别得到41 544 496、45 722 382、46 642 306和49 980 456个高质量测序标签。将所有高质量测序标签与参考序列进行比对定位,可以唯一定位到参考序列上的高质量标签数分别占总数的83.22%、82.85%、83.10%和82.59%。基因差异表达分析显示,与常温状态下相比,低温处理后秀珍菇菌丝体中上调表达基因个数为1 216个,下调表达基因的个数为1 046个;同时,与低温诱导后恢复至常温相比,原基形成阶段秀珍菇上调表达基因个数为1 331个,下调表达基因的个数为1 784个。经过BlastNr比对发现,经过低温诱导后,秀珍菇表达量上升的基因主要与烷基转移、天冬氨酸内肽酶活性、氧化还原、细胞壁形成和跨膜运输等相关;原基形成过程中,秀珍菇表达量上升的基因主要与转录调节、核糖体合成、甲基化和离子通道相关。GO (Go Ontology)富集分析表明,在常温处理与低温诱导后两个阶段与催化活性、单一生物体代谢过程和氧化还原酶活性等相关的GO条目(term)中差异表达基因富集明显;在低温诱导后恢复至常温与原基形成两个阶段,催化活性、单组织过程及单组织代谢过程等GO term中差异表达基因富集明显。KEGG通路(pathway)功能富集分析表明,TCA循环、内质网蛋白加工2条代谢通路中差异基因富集明显。通过对常温与低温诱导处理的菌丝体、低温诱导后恢复至常温的菌丝体与原基2对不同生长发育阶段转录组的比较研究,分别筛选出差异表达的基因2 262个和3 115个。qRT-PCR分析表明,所选基因在不同阶段的表达变化与转录组测序结果一致。本研究为进一步挖掘秀珍菇原基形成和子实体生长的关键基因奠定基础,也为应用基因工程培育优质、高产的秀珍菇新品种提供指导。

• 单位
  杭州市农业科学研究院