红花全基因组测序及黄酮类等代谢调控关键基因的挖掘

【作者】 王法微； 董园园； 王晓杰； 刘秀明； 杜琳娜； 杨晶； 李校堃； 李海燕；

【机构】 吉林农业大学生命科学学院生物反应器与药物开发教育部工程研究中心；

【摘要】 红花为被子植物门,双子叶植物纲,菊科。本课题组对红花(吉红1号)基因组做de novo拼接,采用Illunima二代三代技术结合测序(200×),Kmer评估红花基因组大小1.35Gb,组装基因组大小1.04Gb,GC含量36.2%,基因组覆盖度77.03%,Contig N50长度为40.26Kb,Scaffold N50长度为980.42kb,以上结果显示基因组组装质量较高。对红花基因组进行注释发现,在组装的1.04Gb的区域中有579Mb为重复区域,说明真核生物基因组中,红花的重复序列占有较高的比例。同时预测到了29692个编码蛋白基因,另外还预测了2485个rRNA,1370个tRNA,1062个SnRNA以及157个miRNA。为了评估红花基因组进化地位,通过分析拟南芥、猕猴桃、辣椒、马铃薯、芝麻及葡萄的基因组,了解他们的系统进化,进一步揭示了红花的基因组进化关系,表明红花基因组在进化中的复杂性,它的基因组分化事件可以追溯到6 000万年以前。红花是一个药油兼用的药用植物,红花的发育过程涉及黄酮类代谢,脂肪酸,多糖等生物合成。课题组通过对红花发育中4个关键时期的花和3个时期的籽粒进行了RNA-seq分析,分别在花瓣和籽粒中利用Kmens聚类30个表达趋势近似的基因亚群,通过GO分析提示这些基因在红花发育中参与单糖、黄酮、不饱和脂肪酸的合成代谢。而黄酮含量是评估红花重要价值的重要因素,在注释的红花基因组上有221个有关黄酮合成的酶,104个不饱和脂肪酸合成酶,63个糖基转移酶。另有42个黄酮代谢酶基因在红花花瓣发育中表达异常,说明这些基因在红花黄酮累积的过程中占有重要地位。更多还原