利用RNA-seq挖掘杏树抗寒基因

【作者】 牛庆霖； 王培久； 葛福荣； 苑克俊；

【机构】 山东省果树研究所；

【摘要】 早春低温伤害严重影响果树产量及品质,杏树开花早受低温伤害影响尤为严重。因此亟需选育花期抗寒性强的杏树品种。随着生物技术的迅速发展,分子生物学技术成为研究果树抗逆性与改良果树的重要手段,然而,杏树在分子方面的研究较为薄弱。为挖掘杏树抗寒相关基因,揭示杏树抗寒的分子机理,选取丰产且抗寒能力强的‘金太阳’杏花和叶片进行低温(4℃)处理,利用RNA-seq的方法挖掘杏树抗寒基因,并进一步研究这些基因在杏树抗寒过程中的分子机理。选取5年生‘金太阳’杏已开花的枝条,分为低温诱导组和对照组,每个处理3根枝条,每个枝条约40 cm。连续3 d取材处理,作为3次生物学重复。选取当年新生枝的幼叶作为冷处理的材料。剪取当天盛开杏花的枝条,放在1 L的烧杯中水培处理3 h,对照组放在16℃的光照培养箱处理3 h,处理组放在4℃的低温光照培养箱处理3h。收集开放的花放入液氮中,用干冰保存递送至测序公司进行转录组测序。选取有幼叶的枝条按照上述方法处理,收集幼叶,提取RNA并反转获得cDNA,利用Q-PCR检测相关基因的表达。分析杏花低温处理的转录组数据,发现低温诱导后有166个基因上调表达,48个基因下调表达。GO分析显示这些基因参与细胞活动的众多过程,并且基因类型多样,包括已报道的冷信号途径的关键调控因子的同源基因,例如转录因子DREB1B、MYB44、MYC2等;同时挖掘出更多新的低温差异表达基因,包括促分裂原活化蛋白激酶MPK、bHLH类转录因子、类钙调蛋白CML及激素相关的合成酶类。为验证这些新发现的抗寒候选基因,对‘金太阳’杏的叶子进行低温处理,结果与花的研究结果一致。更多还原