基于RNA-seq技术分析雄性不育宁夏枸杞花药不同发育时期基因表达特征

摘要

本研究利用半薄切片法对比分析了宁夏枸杞(Lycium barbarum)雄性不育系‘宁杞5号’和可育系‘宁杞1号’花药不同发育时期的细胞学特征，并进一步采用RNA-seq技术分别对‘宁杞5号’和‘宁杞1号’小孢子母细胞时期、四分体时期和单核时期的花药进行转录组比较分析。结果显示，不育系‘宁杞5号’的绒毡层在四分体时期开始出现异常，同时四分体外胼胝质壁并不发生降解，最终导致不能产生可育花粉粒。花药发育三个时期的转录组分析共筛选到2 619个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),其中1 609个上调，1 010个下调，另有70个DEGs在三个不同发育时期均有出现。GO及KEGG分析均表明，2 619个DEGs主要参与胼胝质合成与降解、脂质代谢、类黄酮生物合成等过程。RT-qPCR验证结果与转录组测序结果基本一致。通过对转录组DEGs的分析，筛选到9个可能与花粉败育相关的胼胝质合成与降解的DEGs,以及19个与花药发育相关的差异表达转录因子。该研究为深入解析宁夏枸杞花药雄性不育的分子机制提供新的基因资源，奠定了一定的基础。

关键词

宁夏枸杞 / 雄性不育 / 花药发育 / 转录组分析 / 差异表达基因

基金资助

国家自然科学基金项目(32060077); 宁夏自然科学基金项目(2022AAC05020)共同资助