杉木施肥引发基因表达响应机制的转录组分析

摘要：

[目的]从基因表达水平上,研究施肥引起杉木基因表达变化规律,为杉木施肥理论与MAS 育种实践,提供科学依据.[方法]以开化1 年生的杉木无性系开6 扦插苗为研究对象,4 种施肥处理, 每处理三个重复,采用Illumina HiSeq4000 高通量测序技术进行测序, 对测序结果进行无参转录组分析.[结果]1)转录组测序共产生clean reads5.0E+07 nt 到7.1E+07 nt,总拼接长度724 341 090 nt,通过Trinity 组装, 获得了74 288 个unigenes(基因),然后将组装序列在6 个数据库(Nr,Swiss-prot,eggNOG,KEGG,Pfam,GO) 进行BLASTX 分析,获取功能注释信息;2)韦恩图揭示基因对不同施肥处理的响应是:在-P-N1-VS-WT 比较组中,未施肥处理,有4650 个特异表达基因,其中包含了若干耐性基因, 其它比较组也获得了相应的结果.杉木施肥诱导一些基因的开启和上调,同时也导致一些基因表达的关闭或下调;不同处理间的表达差异基因数在不同施肥组间变化很大,显著差异表达基因从施磷与对照比较组的429 个到施磷与施氮比较组的4 942;3)差异表达极显著基因的热聚类分析结果,揭示同一比较组,不同处理间基因表达是互补的关系:同一基因要么高表达,要么低表达;4)GO 富集与分类显示施肥对杉木影响显著的基因主要定位在叶绿体?细胞骨架?细胞膜?细胞核?细胞质上;5)GO 富集分析的结果表明施氮(磷)肥,不仅可以促进氮(磷)的吸收与代谢,而且也能促进磷(氮)的吸收与代谢;6)对施磷肥与氨酰基-tRNA 大分子化合物合成的生理生化过程进行了分析.基于以上研究结果:今后可对转录组分析获得的重要基因进行研究,其结果可用于指导杉木施肥和杉木营养遗传育种MAS 选择.[结论]RNA-seq 高通量测序技术,对于研究非模式植物(包括基因组比较大的针叶树)施肥分子机制,是一种快速而简便的方法.研究结果表明,施肥不仅激活了与N?P 的吸收?转运和利用有关的基因表达,还下调了与生长发育和光合作用有关的基因表达.施肥促使杉木的生长发育向着适应环境?竞争资源和生长发育的方向发展.

关键词：杉木、转录组测序、氮肥、磷肥、差异表达基因

所属期刊栏目：40

分类号：S718.46(林业基础科学)

资助基金：中国林科院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助子项;浙江省"十三五"林木新品种育种专项

在线出版日期：2020-05-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：101-110