溪蓀種內(nèi)花色遺傳變異的初步研究.pdf

1、本實驗以溪蓀（Iris sanguinea）和溪蓀變型白花溪蓀(Iris sanguinea f.albiflora)為研究材料，基于兩種花色花期植物材料的轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)分析及不同開花時期調(diào)控花色相關(guān)的生理指標(biāo)的測定與分析，研究兩種花色溪蓀花色苷合成相關(guān)結(jié)構(gòu)基因的差異表達及花色相關(guān)酶的變化規(guī)律，研究結(jié)果為探究溪蓀種內(nèi)花色變異的遺傳機理研究奠定基礎(chǔ)，得出結(jié)論如下：
　　(1)溪蓀和白花溪蓀轉(zhuǎn)錄組測序后得到的Total Clean Re

2、ads分別為53，661，436，55，020，892，組裝、拼接后獲得的Unigene數(shù)分別為69，690和71，943個，且平均長度為496 nt和521nt，兩者合并后共得出67，399個Unigene，且長度全部大于200nt。本次轉(zhuǎn)錄組測序的產(chǎn)量和組裝質(zhì)量較好。
　　(2)共有44，423個Unigene比對到公共數(shù)據(jù)庫中，其中Nr(99.34％)、 Nt(73.03％)、GO(68.78％)、KEGG(58.58％)和

3、COG(37.11％)。比對率最高的模式物種是葡萄(21.1％)，其次是水稻(9.2％)。
　　(3)兩種花色溪蓀差異顯著的基因共有10，493個，其中白花溪蓀與溪蓀相比，上調(diào)表達的基因數(shù)量為6749個，下調(diào)表達的基因數(shù)量為3744個。
　　(4)在GO數(shù)據(jù)庫中，差異顯著的Unigene注釋最多的為:細胞、細胞組份、細胞器、細胞過程、代謝過程五大類;在COG數(shù)據(jù)庫中，差異顯著的Unigene被注釋最多的為:通用功能預(yù)測、轉(zhuǎn)錄

4、相關(guān)功能等。差異顯著Unigene被對比到了KEGG的121個通路中，其中差異基因最多的5個通路分別為:新陳代謝途徑、次生代謝物的生物合成途徑、胞吞作用、甘油磷脂代謝通路和醚脂類代謝。
　　(5)通過對KEGG中經(jīng)典pathway的篩選，找到了花色苷生物合成途徑（通路ID為ko00942），兩種花色溪蓀鳶尾這一花色苷合成途徑中被注釋到的Unigene為13個，其中比對到NCBI的基因有11個。其中與溪蓀藍、白花色調(diào)控密切相關(guān)的為5

5、GT、3GT，比對到藍色花的荷蘭鳶尾（Iris hollandica）上，并且在白色溪蓀中表現(xiàn)為顯著下調(diào)表達。
　　(6)根據(jù)花色苷合成途徑，對兩種花色溪蓀的差異轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，在Nr、Nt、GO、COG、Swissport、KEGG六大數(shù)據(jù)庫進行花色苷合成相關(guān)結(jié)構(gòu)基因的篩選，共篩選到17個結(jié)構(gòu)基因。其中比對到鳶尾屬植物的與溪蓀藍、白花色調(diào)控密切相關(guān)的基因為CHS、ANS、F3H、5GT和3GT，其中CHS基因比對到物種為藍色花的德國

6、鳶尾(Irisgermanica)，ANS、F3H、5GT和3GT基因比對到藍色花的荷蘭鳶尾。
　　(7)在花色苷合成相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因中選出7個比對率最高的基因，以在轉(zhuǎn)錄組中篩選的XM003602497.1為內(nèi)參基因，進行實時定量PCR驗證，結(jié)果選取的7個基因中:CHS、F3H、ANS、F3'H、F3'5'H、DFR，6個基因的實時定量結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果中的基因表達量變化相一致;其中白花溪蓀與溪蓀相比上調(diào)表達的基因為:F3H、F3

7、'H、F3'5'H、DFR，其中F3'H、F3'5'H基因表達與前人研究結(jié)果不一致，可能是白花溪蓀出現(xiàn)了F3'H、F3'5'H基因的過量表達導(dǎo)致花色變化;下調(diào)表達的基因為:ANS、CHS，與前人研究結(jié)果相一致;CHI基因?qū)崟r定量結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果不一致，但CHI酶活性測定結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組結(jié)果一致，CHI表達情況有待進一步驗證。
　　(8)花色相關(guān)生理指標(biāo)結(jié)果:白花溪蓀不含有花色苷，溪蓀的花色苷含量隨著開花時期的變化呈現(xiàn)先上升后下降的

8、趨勢，在初開期為最高值;兩種花色溪蓀在不同開花時期PAL酶的活性變化為隨著開花時期的變化而減弱，白花溪蓀的PAL酶活性整體低于溪蓀，與轉(zhuǎn)錄組結(jié)果不一致，可能是因為PAL酶參與眾多代謝過程，其活性受諸多因素影響;白花溪蓀CHI酶活性隨著開花時期的增加而逐漸降低，且顯著高于溪蓀，溪蓀CHI酶活性變化呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢;兩種花色溪蓀的可溶性糖含量在不同開花時期均呈現(xiàn)下降趨勢，與可溶性蛋白含量的變化趨勢相反;兩種花色溪蓀花色苷含量與PAL酶