姜花杂交群体极端株高的表型差异及转录组分析

摘要

【目的】姜花Hedychium‘白泰’与金姜花杂交F₁代群体内株高差异显著，本研究通过株高表型分析和转录组测序（RNA-seq）分析，深入挖掘影响姜花株高的关键基因，为姜花分子育种和株型改良提供重要的参考依据。【方法】选用姜花杂交群体中最高的20株及最矮的20株进行株高、节间长度和节间细胞长度统计。建立地上茎分区A～D，通过相关性分析确定影响株高差异的主要因素，通过节间长度与节间细胞长度的差异比较分析确定差异生长部位。利用RNA-seq检测高、矮单株差异生长部位的mRNA表达水平。利用生物信息学方法筛选差异表达基因（DEGs），结合文献支撑筛选株高调控相关基因并进行qRT-PCR验证。【结果】姜花杂交群体植株的节间长度与节间细胞长度呈显著正相关，且高、矮植株在C区间的节间长度及节间细胞生长差异最为显著。通过对高、矮表型植株进行RNA-seq分析过滤得到269个差异表达基因，基于转录组数据筛选出13个显著差异表达的株高调控相关基因，其中，HcMYB136、HcNAC140、HcEXPA4、HcEXPB3、HcXTH28、HcXTH8、HcCYCB1-1和HcCYCD3-2在3株极端矮单株中表达下调，而HcMYB238、HcMYB254、HcNAC126、HcbZIP50和HcCDC27B在3株极端矮单株中表达上调。qRT-PCR结果表明，这13个基因的表达变化趋势与转录组数据高度一致。【结论】姜花杂交群体植株极端株高的表型差异主要影响因素是节间细胞长度，高、矮植株在C区间的生长差异最为显著。姜花极端株高表型的差异是一个复杂的生物学过程，可能由多个基因的协同调控所致。

关键词

姜花属 / 植株高度 / 节间长度 / 细胞生长 / 转录组测序