利用转录组测序筛选刺萼龙葵种子休眠相关基因

【作者】 赵丹丹； 陈景超； 黄红娟； 姜翠兰； 张朝贤； 魏守辉；

【机构】 中国农业科学院植物保护研究所；

【摘要】 刺萼龙葵(Solanum rostratum Dunal)是一年生茄科茄属的入侵杂草,原产于北美,现成为我国高度危险的检疫性有害生物。种子是杂草传播危害与扩散的根源,刺萼龙葵种子具有极强的休眠特性,明确种子休眠调控机制是遏制其种群萌发定植和传播扩散的关键环节。种子休眠的诱导或者萌发的启动主要依靠ABA和GA两者之间的激素平衡。目前调控种子休眠萌发的基因与ABA和GA通路之间的互作关系尚不明确。通过RNA-Seq技术对外源ABA和GA处理下的刺萼龙葵种子进行无参转录组测序,研究外源ABA和GA对调控种子休眠的相关基因表达的影响,挖掘不同调控通路间的功能基因并对差异表达基因进行筛选和分析,有望为阐明刺萼龙葵种子休眠的分子调控机制提供依据。研究结果表明,通过Illumina HiSeq 2500高通量测序获得刺萼龙葵种子转录组的520252286个高质量测序读段,用Trinity将这些读段拼接组装了336057个单基因簇,并将这些单基因簇注释到GO数据库的45类生理代谢功能以及KEGG数据库的129条代谢通路中。同时检测并预测了刺萼龙葵种子中的蛋白质编码区序列、单核苷酸多态性位点以及简单序列重复位点。对刺萼龙葵种子经ABA或GA处理的测序样本,采用DESeq鉴定出28874个差异基因。后续将进一步对不同激素处理下的种子转录组数据进行两两比对,结合ABA或GA代谢通路筛选表达差异显著的上调或下调基因作候选基因,进行荧光定量PCR验证,并对筛选出的关键基因所编码的蛋白质进行酶活测定和功能验证,以深入揭示其在种子休眠调控中所起的作用,为刺萼龙葵种子休眠机制的阐明和防控策略的制定提供理论依据。更多还原