基于转录组测序的云南松腋芽生长发育中差异表达基因分析

摘要

【目的】通过高通量RNA测序技术，初步探究云南松腋芽生长分子机制，为后续克隆云南松腋芽重要基因及其功能验证研究奠定基础。【方法】以无腋芽与有腋芽2种生长状态的云南松幼苗为研究材料，构建其茎部组织cDNA文库并进行转录组测序，从中筛选出差异表达基因(DEGs),利用生物信息学方法对DEGs进行GO和KEGG分析；从激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢与糖酵解/糖异生代谢通路中选出6个与腋芽萌发和生长相关的基因，并采用RT-qPCR技术进行验证分析。【结果】比较无腋芽与有腋芽云南松的转录组文库，共鉴定到1 420个DEGs,其中上调基因与下调基因分别有524和896个。GO富集分析结果表明，在细胞组分类别中，差异基因数量最多的前3个亚类从多到少依次为胞外区、膜和细胞解剖实体部分；在分子功能中，注释为催化活性的差异基因数量最多，其次为电子传递活性、氧化还原酶和抗氧化活性；在生物学过程中，差异基因主要集中注释在细胞杀伤和刺激响应过程中。KEGG分析结果表明，云南松基因可能通过玉米素生物合成及糖酵解/糖异生显著富集通路参与对腋芽生长的响应。此外，在激素信号转导及淀粉和蔗糖代谢、糖酵解/糖异生代谢通路上共发现12个DEGs,从中筛选出6个候选基因，对其进行RT-qPCR验证，显示各基因表达趋势与转录组分析结果一致。【结论】通过分析植物激素代谢及糖代谢通路上相关基因表达的变化，筛选出6个与腋芽生长发育相关的基因，可用于进一步揭示云南松腋芽生长机制及云南松的遗传改良。

关键词

云南松 / 腋芽 / 差异表达基因 / 转录组测序

基金资助

云南省农业联合专项重点项目(202301BD070001-152);云南省农业联合专项面上项目(202301BD070001-035); 国家自然科学基金项目(32360381); 云南省万人计划青年拔尖人才项目(YNWR-QNBJ-2019-075); 云南省研究生导师团队建设项目(2022-97)