基于转录组分析中江芍药雄蕊瓣化机制

INCB28060说明书药(PaeonAZD6738供应商ia lactiflora Pall.)是多年生宿根草本植物,兼顾药用和观赏价值。川芍1号(CBS-B)四川省主推的优质白芍新品种,其雄蕊全部瓣化具有较高的观赏性,但缺失雄蕊导致其无法自然结实。为探究雄蕊瓣化原因,本研究以亳州芍药为对比,观察川芍1号的花芽发育过程及雄蕊瓣化特点;根据表型观察结果,选取川芍1号低度瓣化雄蕊、中度瓣化雄蕊、高度瓣化雄蕊和正常花瓣作为材料,利用二代高通量测序技术,筛选可能调控雄蕊瓣化的候选基因。主要研究结果如下:1.与亳州芍药相比,川芍1号雄蕊均同源转变为花瓣,重瓣方式为雄蕊起源,花型为托桂型;瓣化最早开始于雄蕊原基分化,花托盘中心雄蕊发育速度快于边缘雄蕊,雄蕊瓣化方向为离心式,最终形成多种瓣化程medicinal and edible plants度的花瓣。2.利用高通量测序技术对川芍1号花器官样品进行RNA-Seq比较分析,构建不同瓣化程度雄蕊和花瓣共12个c DNA文库,共获得71.53 Gb有效数据和77 194个unigenes,unigenes平均长度1 091 bp,N50为1 652 bp。在NR、PFAM、GO、Swiss Prot、NT、KO和KOG数据库中共有41 422个(53.65%)unigenes得到功能注释。在中度瓣化雄蕊与低度瓣化雄蕊、高度瓣化雄蕊与低度瓣化雄蕊、正常花瓣与低度瓣化雄蕊发现共有差异基因(Differentially Expressed Genes,DEGs)4 358个,其中共同上调基因515个,共同下调基因3 839。共有差异基因主要富集到淀粉和糖代谢、苯丙烷类化合物生物合成、植物激素信号转导和玉米素生物合成等通路。3.转录组差异分析表明川芍1号重瓣可能受糖代谢、激素和转录因子调控。在糖代谢途径中挖掘到GLU1、BGLU13、BGLU18、BGLU12、At2g44540、TPS9、PME21、PME58、PME28、PME13和PME21等相关基因;从植物激素通路途径中挖掘到ALDH、IPT、met K、ARR-B、GID1、KAO与芍药雄蕊瓣化形成相关基因;在转录因子中筛选发现AGAMOUS、AGL15、LHCA4、SOC1、MYB108、MYB102和MYB2等相关基因,这些基因可能对川芍1号雄蕊瓣化起关键调控作用。