基于轉(zhuǎn)錄組測序的枇杷腋芽成花相關(guān)基因的篩選

章加應,肖海濤,2*,張學英**,安海山,徐芳杰,周博強

(1上海市農(nóng)業(yè)科學院林木果樹研究所,上海 201403;2上海應用技術(shù)大學生態(tài)技術(shù)與工程學院,上海 201418)

成花是植物生長發(fā)育過程中一個重要的生長階段,是對周圍環(huán)境的適應性表現(xiàn),標志著植物從營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變[1]。植物成花的本質(zhì)為莖頂端分生組織由營養(yǎng)生長階段分化產(chǎn)生的葉片轉(zhuǎn)變?yōu)樯嘲l(fā)育階段形成花、果實和種子的過程[2],這一過程主要分為3個階段,即成花誘導、花芽分化和花器官形成階段[3]。植物成花過程是一個高度復雜的生理過程,在外部和內(nèi)部各種因素形成的成花調(diào)控網(wǎng)絡下完成。通過外部環(huán)境和內(nèi)部信號對擬南芥開花過程調(diào)控的分子遺傳機理研究鑒定了多種調(diào)控路徑[4-5],發(fā)現(xiàn)光周期途徑、春化途徑、溫度途徑和赤霉素途徑等傳遞光、溫度和激素等信號調(diào)控成花;而自主途徑和年齡途徑在很大程度上以內(nèi)源信號為主。這些途徑通過主要的整合基因,實現(xiàn)對植物成花和開花時間的精準調(diào)控[6-7]。FLOWERING LOCUS T(FT)和SUPPERSSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1(SOC1)作為最重要的開花整合基因,在蘋果[8-9]、梨[10]、桃[11]和枇杷[12-13]等果樹開花過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。枇杷(Eriobotrya japonicaLindl.)屬薔薇科(Rosaceae)枇杷屬植物,是原產(chǎn)于我國的亞熱帶常綠樹種,枇杷果實富含大量營養(yǎng)物質(zhì),備受消費者青睞,目前已成為我國南方地區(qū)重要的經(jīng)濟果樹之一[14]。枇杷以頂芽成花為主,秋冬開花,初夏果實成熟,關(guān)于枇杷成花的相關(guān)機理研究集中在枇杷頂芽成花方面。在枇杷頂芽花芽誘導階段相對較高水平的玉米素(ZT)和脫落酸(ABA)利于花芽分化;形態(tài)分化期,高水平的ABA利于花芽的形成[15]。張玲等[16]對臺灣枇杷‘恒春’變型品種頂芽花期調(diào)控進行研究,成功克隆到FT、CO、GI、SOC和PIF4等開花相關(guān)基因,并在擬南芥中驗證了EdFT、EdFD1、EdFD2、EdCO、EdGI和EdSOC1等基因促進花期提前的生物學功能。EjFT、EjAP1和EjSOC1基因是枇杷開花過程中的重要成花整合因子,在頂芽花芽萌動和花芽誘導過程中發(fā)揮著重要作用[13-14,17]。但有關(guān)枇杷腋芽的成花生理和分子遺傳機制的相關(guān)研究鮮有報道。本課題組在2010年定植于金山果樹試驗站的枇杷實生后代中發(fā)現(xiàn)一棵具有腋芽成花特點的枇杷單株(暫定名:春花),頂花芽秋冬開花,腋芽3—5月份開花結(jié)果,但有關(guān)春花枇杷腋芽成花過程中的轉(zhuǎn)錄組信息和基因表達譜尚未不清。隨著基因組測序和分子生物技術(shù)的不斷進步,高通量測序近年來發(fā)展迅速,RNA測序(RNA-seq)可實現(xiàn)轉(zhuǎn)錄本和差異表達基因的同步分析,其結(jié)果可以在動態(tài)范圍準確鑒定基因表達情況,能夠快速發(fā)現(xiàn)差異表達基因,并對轉(zhuǎn)錄組進行更加敏感和準確的分析,從而更好地解析分子機制[18]。近年來,該技術(shù)也被應用到枇杷生物學性狀中差異候選基因的挖掘,成功揭示了枇杷生長發(fā)育[19]、果實成熟[20]和抗逆性[21]的分子機理,通過RNA-seq篩選與枇杷腋芽成花相關(guān)的關(guān)鍵基因,有助于解析枇杷腋芽成花的分子調(diào)控機制。

本研究對枇杷品系春花(具有腋芽特性)和品種‘火炬’(不具有腋芽特性)腋芽進行轉(zhuǎn)錄組測序和分析,從轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中篩選與成花相關(guān)的差異表達基因,以期為枇杷腋芽成花調(diào)控提供重要的候選基因,并為闡明枇杷腋芽成花分子遺傳機制奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試枇杷品系春花(上海市農(nóng)業(yè)科學院通過實生選育而成的大果紅肉枇杷優(yōu)系,具有腋芽成花特性)和‘火炬’(上海市農(nóng)業(yè)科學院通過雜交選育的大果紅肉枇杷品種,不具有腋芽成花特性)(圖1),均為5年生果樹,生長狀態(tài)基本一致,定植于上海市農(nóng)業(yè)科學院金山果樹試驗站。于2020年于2月中旬—4月底每10 d對腋芽進行取樣(表1),每個時期將10個獨立的腋芽收集一起作為一個重復,3次生物學重復。采集后將樣品放于冰盒中帶回實驗室,液氮速凍后,-80℃保存,備用。

圖1 春花和‘火炬’腋芽發(fā)育進程Fig.1 Development process of axillary buds of Chunhua and‘Huoju’

表1 春花和‘火炬’腋芽取樣時間Table 1 Sampling time of axillary buds of Chunhua and‘Huoju’

1.2 試驗方法

1.2.1 RNA提取和RNA-seq

總RNA提取按照mirVana miRNA提取分離試劑盒(Ambion)說明書上的步驟進行操作提取。使用Agilent 2100生物分析儀(Agilent Technologies,Santa Clara,CA,USA)對RNA完整性進行評估,RNA Integrity Number(RIN)≥7.0的樣本進行后續(xù)分析。通過使用TurSeq Strand mRNA LTSample PrepKIT(Illumina,San Diego,CA,USA)構(gòu)建文庫。由北京百邁客生物科技有限公司采用Illumina-Hiseq測序平臺進行轉(zhuǎn)錄組測序,生成125 bp∕150 bp的配對端讀數(shù)。

1.2.2 轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的組裝

為保證后續(xù)組裝質(zhì)量,提高生物信息分析結(jié)果的正確性,應用SeqPrep和Sickle軟件去除原始測序數(shù)據(jù)中的測序接頭、引物序列和低質(zhì)量值的讀段,處理后得到高質(zhì)量測序數(shù)據(jù)。后期對原始數(shù)據(jù)過濾得到的RNA-seq測序數(shù)據(jù)進行從頭組裝。使用Trinity和Inchworm軟件搜索方法建立K-mer graph(K=25)中全部可能路徑[22];采用Chrysalis對上述得到可能路徑進行分組后,對Chrysalis生成路徑進行修剪和整合,保存主要路徑。同時利用Trinity(版本:trinityrnaseq_r20131110)將clean reads組裝成表達序列標簽簇(contigs),重新組裝成轉(zhuǎn)錄本[23]。根據(jù)序列的相似性和長度選擇最長的轉(zhuǎn)錄本作為unigene進行后續(xù)分析。

1.2.3 基因功能注釋

通過對unigenes與NCBI non-redundancy(NR)、SwissProt和真核完整基因組(KOG)數(shù)據(jù)庫的同源群進行比對(使用閾值e值為10-5的Blastx),對unigenes的功能進行注釋。對unigenes點擊最高的蛋白進行功能注釋。在SwissProt注釋的基礎(chǔ)上,利用SwissProt與GO術(shù)語間的映射關(guān)系進行基因本體(GO)分類。unigenes被映射到京都基因和基因組百科全書(KEGG)數(shù)據(jù)庫,以注釋其潛在的代謝途徑。

1.2.4 腋芽成花相關(guān)差異表達基因的鑒定

將測序得到的Reads與Unigene庫進行比對,根據(jù)比對結(jié)果結(jié)合RSEM進行表達量水平估計。利用RPKM(reads per kilobase per millionreads)表示對應Unigene的表達豐度。在差異表達分析中采用校正后的P值,即FDR(false discovery rate)＜0.05,且差異倍數(shù)FC(fold change)≥2作為差異表達基因(DEGs)的篩選標準,通過聚類分析探討轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的表達模式?；诔瑤缀畏植?分別用R法對DEGs進行GO富集和KEGG通路富集分析。

1.2.5 qRT-PCR基因表達量分析

提取枇杷腋芽每個時期的總RNA。為了進行定量逆轉(zhuǎn)錄PCR(qRT-PCR)分析,使用SYBR Prime Script RNA RT-PCR試劑盒(日本TaKaRa)進行第一鏈cDNA合成。qRT-PCR使用Light Cycler 480(Roche,USA)進行分析。采用SYBR-Green PCR試劑盒(日本TaKaRa)進行qRT-PCR,反應液為20μL,其中2×SYBR-PreMix EX Taq為10μL,cDNA為50 ng,每個引物為0.25μmol∕L。qRT-PCR程序設置如下:94°C變性5 min;94變性10 s,60°C變性30 s,72℃變性30 s;72℃變性3 min。每個基因有3個生物重復序列和3個技術(shù)重復序列。采用2-ΔΔCt算法計算各基因的相對表達量。以β-ACTIN為內(nèi)參基因。利用SnapGene軟件設計引物(表2)。

表2 qRT-PCR引物設計Table 2 Primer design of qRT-PCR

1.3 數(shù)據(jù)分析

運用Excel 2013和SPSS 17.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行整理和分析。采用Graphpad prism 8.0軟件(Graphpad Software,USA)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和圖表制作。利用SPSS 17.0軟件中單因素方差分析(ANOVA)檢測各數(shù)據(jù)間的顯著水平(P＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 枇杷腋芽成花時期確定

枇杷是以頂芽成花為主,本課題組前期對枇杷頂芽的花芽分化期進行RNA-seq測序,篩選到調(diào)控頂芽成花的大量候選基因,包括EjFT、EjFY、EjFLK和EjCAL1-like等(數(shù)據(jù)待發(fā)表),本研究于2018年12月28日—2019年5月13日對春花枇杷的腋芽進行連續(xù)取樣并分析了這些基因在枇杷品種春花腋芽中的時空表達模式(圖2)。結(jié)果顯示:EjFT基因在3月13日—4月19日出現(xiàn)表達峰值,EjFY基因在4月19日出現(xiàn)表達峰值,EjFLK和EjCAL1-like基因在2月11日和4月11日出現(xiàn)2次表達高峰。由此可見,2月中旬至4月底可能為枇杷腋芽成花關(guān)鍵期。

圖2 開花基因在春花枇杷腋芽中的時空表達水平Fig.2 The spatial-temporal expression level of flowering genes in axillary bud of Chunhua loquat

2.2 枇杷腋芽轉(zhuǎn)錄組測序

2.2.1 轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)分析

為進一步篩選調(diào)控春花枇杷腋芽成花的候選基因,于2月中旬—4月底每10 d對春花和‘火炬’的腋芽進行取樣并進行RNA-seq測序。結(jié)果顯示(表3):所測樣品的讀長長度為19 832 347—24 142 070 bp,堿基數(shù)范圍為5 911 148 778—7 209 277 186 bp,其中所有樣品的Q30值都在93%以上,同時GC含量為47.26%—48.09%,表明測序數(shù)據(jù)質(zhì)量較高,可以進行下一步的基因組組裝和差異表達基因分析。

表3 測序所得Clean Data統(tǒng)計Table 3 Clean data statistics from sequencing

2.2.2 轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的組裝

利用Bowtie2(v2.1.0)軟件將轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)Clean Data進行基因組有參比對(參考基因組見http:∕∕creativecommons.org∕licenses∕by∕4.0),各樣品的總比對數(shù)介于33 680 111—44 131 623 bp(比對率:76.88%—91.50%),比對到參考基因組多個位置的比對數(shù)在1 100 109—1 419 663 bp,占所有比對數(shù)的2.41%—3.00%。將比對到基因組唯一位置的比對數(shù)用于后續(xù)的基因表達分析,其數(shù)量為32 557 477—42 853 791 bp,占所有比對數(shù)的74.39%—88.85%(表4)。

表4 基因比對結(jié)果Table 4 Blast results of genes

2.2.3 差異表達基因的篩選

對春花和‘火炬’枇杷腋芽在不同時間點轉(zhuǎn)錄組的表達量進行計算,共鑒定到66 197個差異表達基因(表5),其中2月27日—4月8日樣品的上調(diào)表達基因比較豐富,暗示這段時間可能是枇杷腋花芽分化的關(guān)鍵期(表1、圖3a)。維恩圖顯示,不同處理同時上調(diào)表達的差異基因有160個(圖3b),同時下調(diào)表達的差異基因有198個(圖3c)。

圖3 枇杷腋芽轉(zhuǎn)錄組測序篩選到的差異表達基因Fig.3 Differential expression genes from transcriptome sequencing screening in loquat axillary buds

表5 枇杷腋芽轉(zhuǎn)錄組篩選的差異表達基因統(tǒng)計Table 5 Statistics of differential expression genes from transcriptome screening in loquat axillary buds

2.2.4 枇杷腋芽差異表達基因GO富集分析

對春花和‘火炬’不同時間腋芽中的差異表達基因進一步進行GO富集分析,確定差異表達基因主要行使的生物學功能。枇杷腋芽中的差異表達基因在GO注釋中共分為3個功能組(圖4),包括20個生物過程、16個細胞組分和15個分子功能。生物過程中,注釋分類到與生物代謝、細胞轉(zhuǎn)化、組織進化和生物調(diào)節(jié)等相關(guān)過程的差異表達基因較多;在細胞組分中,差異表達基因主要分布在細胞器、細胞膜和質(zhì)體等部位;在分子功能方面,差異表達基因主要集中于催化活性、物質(zhì)轉(zhuǎn)運和信號轉(zhuǎn)導等功能。

圖4 枇杷腋芽中差異表達基因GO功能注釋Fig.4 GO functional annotation of differential expression genes in loquat axillary buds

2.2.5 枇杷腋芽差異表達基因KEGG通路顯著性富集分析

腋芽差異表達基因被注釋到KEGG數(shù)據(jù)庫中主要的20個代謝通路上(圖5)。植物激素信號傳導(Plant hormone signal transduction)、淀粉和糖代謝(Starch and sucrose metabolism)、苯基丙烷代謝(Phenylpropanoid biosynthesis)、病原體互作反應(Plant-pathogen interaction)和谷胱甘肽代謝(Glutathione metabolism)為最重要的5種顯著特異性富集KEGG通路,表明這5種通路在枇杷腋芽開花過程中發(fā)揮著重要作用。激素作為植物生長發(fā)育過程中的重要調(diào)節(jié)物質(zhì),其代謝影響著植物的發(fā)育進程,激素信號傳導通路可作為枇杷腋芽成花過程中的一個重點研究方向。同時,KEGG代謝通路中表達量上調(diào)的基因數(shù)量顯著高于表達量下調(diào)的基因數(shù)量。

圖5 枇杷腋芽中差異表達基因KEGG通路顯著性富集分析Fig.5 Analysis of KEGG pathways significance enrichment of differential expression genes in loquat axillary buds

2.2.6 腋芽中差異基因的時空表達模式

經(jīng)GO富集、KEGG富集和NR功能注釋后,進一步從枇杷品系春花和品種‘火炬’腋芽轉(zhuǎn)錄組篩選到32個成花基因、1個ABA受體基因PYL4、1個ABA脫氫酶基因ABH4和大量功能未知的新基因(表6)?；赗PKM值,分析差異表達基因在春花和‘火炬’腋芽中的時空表達模式?；虮磉_模式分析顯示(圖6和圖7):FT2基因在‘火炬’和春花腋芽中的時空表達模式存在顯著差異?！鹁妗秆恐虚_花基因FT2在2月27日和4月8日出現(xiàn)兩次表達峰值,其他取樣點表達較低,但在春花腋芽中,開花基因FT2在2月27日開始上調(diào)表達,3月9日達到表達峰值,3月底到4月初持續(xù)上調(diào)表達(圖6),表明3月9日可能是春花腋花芽分化的關(guān)鍵期,FT2基因在春花腋芽中起重要作用;與‘火炬’相比,GIGANTEA-like和AP1基因在春花腋芽中顯著上調(diào)表達,模式植物擬南芥中大量研究已證實AP1基因是花序分生組織向花分生組織轉(zhuǎn)化過程中的關(guān)鍵基因及花器官決定的重要基因,而AP1基因在2月27日—3月19日一直在春花腋芽中保持較高水平(圖6),表明2月27日—3月19日可能是春花腋芽轉(zhuǎn)變?yōu)橐富ㄑ康年P(guān)鍵時期;開花促進因子FPF1-like基因在‘火炬’腋芽中表達水平較高,尤其是在2月27日和3月19日顯著上調(diào)表達,但其在春花腋芽中始終保持較低表達水平,無明顯波動(圖6);2月份時早花基因ELF3-like的表達水平在‘火炬’和春花腋芽中無差異,但在3月9—30日ELF3-like基因在春花腋芽中顯著下調(diào)表達(圖6),暗示FPF1-like和ELF3-like基因的下調(diào)表達可能有利于春花腋芽成花;FY-like、FPA和LF等開花基因以及開花抑制基因FLC在‘火炬’和春花腋芽中的表達水平基本一致,無明顯差異。ABA受體基因PYL4在‘火炬’腋芽中表達水平較低,在春花腋芽中顯著上調(diào)表達(圖6);ABA脫氫酶基因ABH4在‘火炬’腋芽中表達水平較高,在春花腋芽中顯著下調(diào)表達(圖6),表明PYL4基因的上調(diào)表達和ABH4基因的下調(diào)表達可能在春花腋芽成花中起重要調(diào)控作用。

表6 枇杷腋芽轉(zhuǎn)錄組篩選到的34個候選基因Table 6 Thirty-four candidate genes from transcriptome screening of loquat axillary buds

圖6 開花基因和ABA信號基因在春花和‘火炬’腋芽中的表達水平Fig.6 Expression levels of flowering-related genes and ABA signaling genes in axillary buds of Chunhua and‘Huoju’

此外,從‘火炬’和春花腋芽中篩選到大量差異表達的功能未知基因,其中EVM0019086、EVM0037327、EVM0024514、EVM0036212、EVM0018511和Eriobotrya_japonica_newGene_7354等基因在春花腋芽顯著上調(diào)表達,這些基因在‘火炬’腋芽中不表達或表達水平極低(圖7);EVM0004793、EVM0025921和EVM0037211基因在春花腋芽中幾乎不表達,但在‘火炬’腋芽中表達量極高,表明這些功能未知基因的上調(diào)或下調(diào)表達可能在春花腋芽成花過程中起重要調(diào)控作用。

圖7 功能未知基因在春花和‘火炬’腋芽中的表達水平Fig.7 Expression levels of function-unknown genes in axillary buds of Chunhua and‘Huoju’

3 討論

成花是植物生命周期中從營養(yǎng)生長階段向生殖生長階段轉(zhuǎn)變的一個實質(zhì)性標志,其過程主要包括花芽誘導、成花啟動和花發(fā)育。同時,植物成花是一個高度復雜的生理進程,在外部和內(nèi)部各種因素相互調(diào)節(jié)的網(wǎng)絡下完成。內(nèi)部因素的調(diào)節(jié)影響著植物成花的進程和成功與否,關(guān)鍵候選基因的篩選以及功能驗證、分子遺傳機理解析已成為成花研究的一個熱點領(lǐng)域[24-26]。枇杷屬于頂芽成花植物,有關(guān)枇杷成花機理的研究主要集中于頂芽成花機制解析,但關(guān)于枇杷腋芽的成花生理和分子遺傳機制的相關(guān)研究鮮有報道,RNA測序(RNA-seq)作為轉(zhuǎn)錄組測序和差異表達基因篩選的重要手段,已被廣泛應用于關(guān)鍵候選基因的篩選以及分子遺傳機制的解析[17]。本研究以枇杷品系春花(腋芽可成花)和品種‘火炬’(腋芽不成花)為試驗材料,共鑒定到66 197個差異表達基因,其中上調(diào)表達基因主要集中在2月27日—4月8日,維恩圖表明在不同取樣時間點同時上調(diào)表達的基因有160個,同時下調(diào)表達的基因有198個。陳晨等[27]以兩個不同時期的杏花花芽為樣本進行轉(zhuǎn)錄組測序,共篩選出6 850個顯著差異表達基因,其中在花芽萌動期上調(diào)表達基因有2 784個,下調(diào)表達基因有4 066個,花芽萌動期特異表達基因有392個,盛花期特異表達基因有346個。李奧等[28]對不同分化時期的蝴蝶蘭成花差異基因進行篩選與分析,所檢測的16 181個基因中,2個花芽分化時期的蝴蝶蘭共獲得6 088個差異表達基因,其中上調(diào)基因有3 319個,下調(diào)基因有2 769個。本研究對6個取樣時間點的枇杷腋芽進行轉(zhuǎn)錄組測序,篩選得到不同時期同時上調(diào)表達基因160個,下調(diào)基因198個,基因數(shù)量遠低于上述研究結(jié)果。不同物種在不同處理下進行轉(zhuǎn)錄組測序篩選到的差異表達基因存在差異。

轉(zhuǎn)錄組分析是篩選成花途徑中差異表達基因的有效途徑,并在毛竹[29]、蘋果[30]和菊花[31-33]等植物中廣泛應用,并鑒定了不同開花階段或與開花能力相關(guān)的關(guān)鍵候選基因。進一步對差異表達基因進行GO功能分類以及GO富集分析和KEGG通路顯著性富集分析,深入解析差異基因的功能和參與的代謝途徑。芒果不同花芽分化時期的轉(zhuǎn)錄組篩選到的差異表達基因主要富集于次生物質(zhì)的生物合成和積累、糖代謝和光合作用等通路上[34]。植物開花過程中植物激素、糖類代謝以及次生物質(zhì)的合成等途徑對成花進程具有重要作用。本研究對枇杷不同成花時期腋芽中的差異基因進行GO和KEGG分析,代謝通路主要富集于植物激素信號傳導、淀粉和糖代謝、苯基丙烷代謝、病原體互作反應和谷胱甘肽代謝等途徑,研究結(jié)果與前期報道相一致,對該富集途徑中關(guān)鍵候選基因進行功能驗證和分子機制解析,可深入闡明植物成花調(diào)控網(wǎng)絡。

大量研究對模擬植物擬南芥成花過程調(diào)控的分子遺傳機理進行探討,并且鑒定了多種調(diào)控路徑,包括光周期途徑、春化途徑、溫度途徑和赤霉素途徑等傳遞光、溫度和激素等信號調(diào)控成花,同時這些途徑通過整合一些重要的基因,實現(xiàn)對植物成花時間的精確調(diào)控。FT蛋白是長期以來尋找的成花誘導物質(zhì),成花素的主要成分,在莖頂端分生組織中,與一個basic leucine zipper(bzip)轉(zhuǎn)錄因子FD相互作用激活另一個開花整合基因SOC1和一個花分生組織特異基因APETALA1(AP1)表達啟動花的發(fā)育[35-36]。FY、FPA、FLD基因為自主途徑中的重要調(diào)控基因,可通過抑制MADS轉(zhuǎn)錄因子基因FLOWERING LOCUS C(FLC)的表達來促進開花。植物激素作為植物體內(nèi)重要的調(diào)節(jié)物質(zhì),對植物的成花具有重要影響[37-38]。在擬南芥中,ABA作為植物的抑制因子,通過外源ABA的噴施,促進ABSCISIC ACID-INSENSITIVE MUTANT5(ABI5)基因的過表達和FLC基因表達量的上調(diào),延遲植物的開花時間[39]。目前,通過對花期不同的枇杷材料花芽分化時期的葉片進行轉(zhuǎn)錄組測序,成功克隆到相關(guān)開花基因(EdFT、EdCO、EdSOC1、EdPIF4、EdFD1、EdFD2和EdSVP)[16],但有關(guān)枇杷腋芽成花的機理研究較少。本研究在枇杷腋芽轉(zhuǎn)錄組中篩選到與枇杷腋芽成花相關(guān)的差異表達基因(FT、FY、ELF4、AP2、FLK),分析在春花(腋芽可成花)和‘火炬’(腋芽不成花)中的時空表達模式,差異表達基因在春花中表達量顯著高于‘火炬’,基因表達模式與開花時間呈現(xiàn)相一致的趨勢,表明篩選的差異基因在枇杷腋芽成花過程中發(fā)揮重要作用。同時篩選到的ABA信號途徑基因(PYL4和ABH4),表達水平在春花和‘火炬’中差異顯著,PYL4基因的上調(diào)表達和ABH4基因的下調(diào)表達可能在春花腋芽成花中起重要調(diào)控作用。

4 結(jié)論

本研究從春花(腋芽可成花)和‘火炬’(腋芽不成花)腋芽轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中共鑒定到66 197個差異表達基因,維恩圖表明在不同取樣時間點同時上調(diào)表達的基因有160個,同時下調(diào)表達的基因有198個;GO功能注釋分子和KEGG通路顯著性富集分析篩選到植物激素信號傳導、淀粉和糖代謝、苯基丙烷代謝、病原體互作反應和谷胱甘肽代謝等重要代謝途徑;FT、GIGANTEA-like、AP1、FPF1-like、ELF3-like基因和PYL4、ABH4 ABA信號途徑相關(guān)差異基因時空表達模式與春花腋芽開花進程呈現(xiàn)相一致的趨勢;同時,差異基因在枇杷品系春花中的表達量顯著高于‘火炬’,表明差異表達基因在枇杷品系春花腋芽成花過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用,調(diào)控春花腋芽的成花進程。本研究有助于更好地了解枇杷腋芽成花過程中的基因轉(zhuǎn)錄水平,并可為闡明枇杷腋芽成花的分子遺傳機制奠定理論基礎(chǔ)。