花生種子休眠解除過程中相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄組學研究.pdf

1、花生是我國重要的油料作物和經(jīng)濟作物，單產(chǎn)、面積、出口均居世界前列。近年來我國花生在收獲時期多逢陰雨天氣，花生在植株上發(fā)芽現(xiàn)象嚴重，嚴重影響花生的產(chǎn)量、品質(zhì)和種用質(zhì)量，其主要根源是目前選育推廣的花生新品種休眠性較弱。種子休眠性愈來愈成為花生重要的農(nóng)藝性狀，本研究篩選到強休眠的花生品種，并探討了影響花生休眠性的主要因素，通過轉(zhuǎn)錄組學方法挖掘花生種子休眠解除過程以及萌發(fā)相關(guān)的候選基因，以闡明花生種子休眠向萌發(fā)轉(zhuǎn)換的分子機制，研究結(jié)果為后續(xù)開展

2、休眠功能基因研究、分子育種實踐、培育適度休眠性的花生品種提供有價值信息。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　1.不同花生品種（系）種子休眠性有差異，干種子發(fā)芽率變幅為0％～100％;強休眠品種花育52號鮮種子發(fā)芽率和干種子發(fā)芽率均為0％。內(nèi)源激素分析表明，高水平內(nèi)源ABA含量、低水平GA含量以及低GA/ABA比值對維持花生吸脹種子的休眠狀態(tài)有積極作用。休眠態(tài)種子與乙烯利解除休眠種子相比較，乙烯利解除休眠種子的內(nèi)源GA含量迅速上升，

3、ABA含量下降，GA/ABA比值迅速上升。
　　2.利用RNA-seq技術(shù)對花生吸脹休眠態(tài)種子BO2(CK)、乙烯利處理吸脹休眠態(tài)種子2.5h AE1、種子露白AE2、種子萌發(fā)AE3四個不同時期的樣品進行轉(zhuǎn)錄組測序，得到374006個長度大于200bp的轉(zhuǎn)錄本，大小471Mb;得到121412個Unigenes，大小94Mb。BO2(CK)，AE1，AE2，AE3四個文庫中分別獲得102845，104546，111535和1104

4、89Unigenes。通過與BO2(CK)相比較（Fold Change≥2 and Pvalue≤0.05），AE1中有1555個unigenes上調(diào)表達，472unigenes下調(diào)表達;AE2中有4586個unigenes上調(diào)表達，2335unigenes下調(diào)表達;AE3中有4192個unigenes上調(diào)表達，2967unigenes下調(diào)表達。篩選到四個樣品中的共表達差異unigenes為1206個，通過聚類分析將差異表達unige

5、nes聚類分成9組。其中赤霉素20氧化酶、脫落酸8'羥化酶、EREBP-like因子、ACC氧化酶、熱激蛋白等綜合調(diào)控花生種子休眠解除以及萌發(fā)。通過熒光定量進行了驗證，證實轉(zhuǎn)錄組分析可靠。
　　3.通過轉(zhuǎn)錄組測序獲得生長素抑制蛋白基因（AhARP），該基因全長為918 bp，基因開放閱讀框為363 bp，編碼121個氨基酸，推導出蛋白質(zhì)分子量為13.44kD，理論等電點pI9.64。序列比對表明該序列與花生生長素抑制蛋白基因(AA

6、Z20292.1)一致。熒光定量PCR結(jié)果表明，AhARP基因在種子休眠階段表達量較高，種子休眠解除后表達量降低;乙烯利解除吸脹種子休眠過程中，AhARP基因受到明顯誘導;說明AhARP基因可能與花生種子休眠有關(guān)。
　　4.基于轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果，檢測到15個與GA、40個與ABA、60個與ETH、56個與auxin相關(guān)的unigenes在花生種子休眠解除過程中表現(xiàn)顯著差異表達。熒光定量PCR結(jié)果顯示，ABA合成關(guān)鍵基因AhNCED2

7、和代謝關(guān)鍵基因AhCYP707A1在種子休眠解除過程中均受外源乙烯利誘導，表達差異顯著;在休眠和無休眠種子吸脹萌發(fā)過程中，AhNCED2和AhCYP707A1的表達趨勢不同，AhNCED2對于種子休眠維持發(fā)揮積極作用，而AhCYP707A1對于種子休眠解除發(fā)揮積極作用。獲得了乙烯合成途徑中的關(guān)鍵基因AhACO1，GeneBank中登錄號為KP298003。熒光定量PCR結(jié)果表明AhACO1基因受到乙烯利誘導表達;休眠種子吸脹過程中AhA