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多倍体化过程中籽粒大小发育相关基因的表达调控与互作机制研究

余钟毓  付莲  袁静娅  王海燕  肖进  陈增建  王秀娥  
【摘要】:硬粒小麦-簇毛麦双二倍体是硬粒小麦(Triticum turgidum,2n=28,AABB)与簇毛麦(Haynaldia villosa,2n=14,VV)杂交后经未减数分裂配子融合形成的异源多倍体,其在生长势与适应性等方面优于双亲,如籽粒大小较双亲有显著提高。胚乳细胞化是籽粒发育途径中一个关键时期,本研究选择了发育后6天的颖果,即细胞化完成时期,通过转录组分析,分析和比较双亲和新合成异源多倍体来籽粒发育途径发生差异表达基因,研究不同亲本在新合成多倍体中的基因表达效应和不同位点基因组表达优势,探索多倍体化过程基因表达偏向性和籽粒发育途径基因表达变化情况。对簇毛麦转录组测序,从头拼接获得213,525条转录本,平均长度1,094bp,N50为1,956bp,利用Findorf软件获得来自40,664个预测基因的82,981条转录本注释。通过比较,簇毛麦与硬粒小麦同源基因6,715个,其中加性表达基因占多数(6,044个,90%),非加性表达基因631个(10.0%),其中下调表达基因(4.6%)主要与抗性、淀粉合成功能相关,上调表达基因(3.7%)与生长势相关。大部分非加性表达基因呈现硬粒小麦表达水平显性(79.9%)。在同源基因偏移分析中,28.1%的基因产生了偏移,只有少部分基因(19.5%)在异源多倍体化后偏移被调和,剩余偏移基因向AB亚基因组偏移的基因占多数。在异源多倍体化后发生差异表达的基因中,下调基因居多,AB亚基因组中下调9.0%,上调4.0%;V基因组中下调23.0%,上调3.0%,发生上调表达基因富集于光合作用相关功能。异源多倍体化前后发生差异表达的基因在MapMan数据库中,分布于33个主要通路的594个分支,其中光合作用通路显著上调。下调途径中,主要涉及植物激素CTK,GA,ETH,抗性有关转录因子家族NAC、WAKY、MYB。

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