摘要甘蓝型油菜(Brassica napus L.)是油菜三大类型之一,由甘蓝(B.oleracea CC,2n=18)与白菜(B.rapa, AA,2n=20)在大约7500年前经过自然种间杂交再双二倍体化形成异源多倍体。远古时代油菜的细胞学、分子遗传学及育种研究都已经取得了重大的研究进展,但调控根生长发育的分子机理研究较少,有必要建立油菜根尖发育阶段的转录组信息库。本研究旨在于油菜根尖两个不同发育阶段:根尖致死阶段和根尖正常阶段,进行转录组测序,分析根尖发育不同阶段的表达谱。探究调控根生长发育的分子机理,可为选育优良品质的油菜品种提供参考信息。主要研究结果如下:<br> 1、体式显微镜下根尖不同发育阶段的形态学观察。根尖致死和根尖正常两个材料在种子萌发过程中的胚发育早期,出现表型差异:突变体材料表型明显,根尖先出现一个黑点,并逐渐变大,最终根尖停止发育。<br> 2、本研究利用Illumina HiSeq2000双末端二代测序技术,获得了44.5GB的转录组数据,采用Hisat2软件进行比对,结果显示Hisat的reads比对率均在90%左右。<br> 3、本研究获得了根尖致死和根尖正常两个发育阶段的表达谱数据库。八个样品共有47968个基因表达。分析表明,差异基因第一个阶段,根尖致死较根尖正常上调表达1864个基因,下调表达1447个基因;第二个阶段根尖致死较根尖正常上调表达425个基因,下调表达488个基因;两个阶段共同上调表达119个基因,共同下调表达53个基因。<br> 4、本研究对两个阶段的差异基因,进行了GO功能分类、GO通路显著性富集及KEGG pathway富集分析。两个阶段的差异基因在GO功能分类中主要分布在catalytic activity、binding、 cell、organelle、 cell part、 metabolic process、 cellular process、single-organism process、regulation of biological process、response to stimulus、localization、以及biological regulation条目上。在GO数据库中,两个阶段共同的差异基因显著性富集到两个路径,分别为nucleic acid binding transcription factor activity(GO:0001071)路径和structural constituent of cell wall路径。将两个阶段共同差异基因比对到KEGG数据库中,获得了2条显著性代谢通路,分别为Steroidbiosynthesis(KO: ko00100)类固醇合成途径,alpha-Linolenic acid metabolism(ko:00592)代谢途径。<br> 5、分析发现有四个差异基因的GO功能注释为cell killing,这四个基因分别为BnaA05g03400D、BnaC04g49050D、BnaA02g17520D、BnaC02g23400D。将其比对到拟南芥数据库中,发现Bnaco2g23400和BnaA02g17520是同源基因,BnaA05g03400和BnaC04g49050是同源基因,且这四个基因的GO功能注释与本研究中的表型性状相吻合,这四个基因被列为候选基因。<br> 6、基因(BnaA02g17520D)在拟拟南芥中(ATG37870)为磷酸烯醇丙酮酸羧基酶,该酶是糖异生的关键酶,受MC9依赖性蛋白活性的影响是MC9的底物,具有与细胞死亡相关降解的功能。本研究中GO富集结果差异基因富集到内质网蛋白加工(Protein processing in endoplasmic reticulum Ko0441)诱导内质网相关性降解这条代谢途径上,两者相互验证。因此,推测该基因在油菜中可能具有导致细胞致死的功能。
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