白樺四倍體的生長生殖特征及基因轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、林木多倍體形態(tài)上的巨大性受到林木育種工作者的廣泛重視，研究林木染色體加倍后基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的變化，對于深入理解林木多倍體的變異具有重要意義。本研究以前期獲得的白樺四倍體為試材，對其表型特征、光合特性、生理指標、花粉特性等進行觀察，同時開展了基于RNA-Seq技術(shù)的轉(zhuǎn)錄組學研究，為深入理解白樺四倍體的變異、白樺重要性狀關(guān)鍵調(diào)控基因的克隆以及白樺基因工程育種提供了參考。研究結(jié)果如下:
　　白樺四倍體的葉部形態(tài)具有明顯的巨大性，其葉面積和氣

2、孔長度分別高于二倍體的10.54％和95.73％。四倍體的光合作用明顯強于二倍體，其凈光合速率、PSⅡ?qū)嶋H光化學效率和光化學淬滅分別比二倍體高13.33％、12.38％和10.68％。四倍體在生理指標和激素含量方面與二倍體的差異達到顯著水平，四倍體的可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、葉綠素含量、生長素含量、脫落酸含量和赤霉素含量分別比二倍體高8.24％、12.52％、6.21％、32.93％、13.15％和39.43％。白樺四倍體的花序也表

3、現(xiàn)出巨大性，雄花序長度和雄花主苞片長度分別比二倍體高44.02％和9.30％，果序長度和果序直徑分別高于二倍體16.40％和33.69％，花粉直徑較二倍體高27.75％。白樺四倍體的不育性主要體現(xiàn)在雄配子體上，白樺四倍體的花粉萌發(fā)率比二倍體低64.66％。此外，不同白樺四倍體的生長和生殖特性也具有明顯的差異。
　　采用Solexa技術(shù)測定了白樺四倍體和白樺二倍體的轉(zhuǎn)錄組，通過轉(zhuǎn)錄組的測序和組裝，共得到132427個unigene，

4、其中47.61％的unigene得到注釋。根據(jù)Nr數(shù)據(jù)庫的注釋結(jié)果，55.78％的unigene與已知序列具有較高的同源性;17.99％的unigene與已知序列具有較高的相似度;來源于葡萄的unigene最多，占注釋unigene的34.08％。白樺四倍體與二倍體相比，共有1166個unigene上調(diào)表達，890個unigene下調(diào)表達。GO分析表明白樺四倍體與二倍體在其他器官細胞凋亡、細菌起源分子的細胞響應、細胞凋亡、鐵離子結(jié)合、蛋

5、白絲氨酸-蘇氨酸磷酸酶活性、血紅素結(jié)合、單加氧酶活性、高親和性銅離子跨膜轉(zhuǎn)運蛋白活性和四吡咯結(jié)合等9個方面差異顯著。Pathway分析表明白樺四倍體與二倍體在RNA聚合酶、嘧啶代謝、植物與病原體相互作用、嘌呤代謝、二苯乙烯類化合物、二芳基庚酸類化合物和姜辣素的生物合成、檸檬烯和蒎烯的降解和次生代謝產(chǎn)物生物合成等7個途徑差異顯著。白樺四倍體與二倍體以及不同白樺四倍體之間在RNA聚合酶、基礎轉(zhuǎn)錄因子、核糖體、植物激素合成及信號轉(zhuǎn)導、糖代謝以