玉米自交系胚性愈伤组织再生的转录组分析

摘要

【目的】挖掘控制玉米体细胞再生的关键基因,为解析植物细胞命运决定的遗传机制,打破体细胞再生的基因型依赖性奠定基础。【方法】以再生能力强的玉米自交系JK11为植物材料,通过对其幼胚进行组织培养,鉴定胚性愈伤诱导率、绿化愈伤率和绿苗再分化率3个体细胞再生相关性状。同时,利用RNA-seq技术对处于4个不同分化时期(0,5,10和15 d)的培养物进行测序,并分别开展比较转录组分析(JK0 vs JK5、JK0 vs JK10和JK0 vs JK15),筛选共同差异表达基因进行功能注释。【结果】自交系JK11的胚性愈伤诱导率、绿化愈伤率和绿苗再分化率的均值分别达到了97.70%,93.91%和86.79%,说明该材料可潜在用于遗传转化。转录组测序共获得12个文库的98.27 Gb高质量数据,平均每个文库的数据量达到了8.19 Gb。比较转录组分析筛选共同差异表达基因3 789个,并划分为6个共表达模块。富集分析结果显示,这些基因主要参与到光合作用、类苯丙烷生物合成、淀粉和蔗糖代谢及植物激素信号转导等通路。此外,蛋白互作网络分析从中鉴定了1个核心节点Zm00001d021784及其得分最高的6个辐射节点,作为控制该性状的关键候选基因, q PCR验证结果显示预测的关键候选基因是可靠的。【结论】筛选体细胞再生中的共同差异表达基因3 789个,其中包括Zm00001d021784在内的7个基因被鉴定为关键候选基因。

关键词

玉米 / 细胞全能性 / 胚性愈伤组织 / 组织再生 / 转录组测序 / 关键候选基因