溪蓀種內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錄組學數(shù)據(jù)分析及不同開花時期調控花色相關的生理指標的測定與分析，研究兩種花色溪蓀花色苷合成相關結構基因的差異表達及花色相關酶的變化規(guī)律，研究結果為探究溪蓀種內花色變異的遺傳機理研究奠定基礎，得出結論如下：
　　(1)溪蓀和白花溪蓀轉錄組測序后得到的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。本次轉錄組測序的產量和組裝質量較好。
　　(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，上調表達的基因數(shù)量為6749個，下調表達的基因數(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:通用功能預測、轉錄

4、相關功能等。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、白花色調控密切相關的為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)為顯著下調表達。
　　(6)根據(jù)花色苷合成途徑，對兩種花色溪蓀的差異轉錄組數(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結構基因的篩選，共篩選到17個結構基因。其中比對到鳶尾屬植物的與溪蓀藍、白花色調控密切相關的基因為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)在花色苷合成相關的結構基因中選出7個比對率最高的基因，以在轉錄組中篩選的XM003602497.1為內參基因，進行實時定量PCR驗證，結果選取的7個基因中:CHS、F3H、ANS、F3'H、F3'5'H、DFR，6個基因的實時定量結果與轉錄組測序結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基因的過量表達導致花色變化;下調表達的基因為:ANS、CHS，與前人研究結果相一致;CHI基因實時定量結果與轉錄組測序結果不一致，但CHI酶活性測定結果與轉錄組結果一致，CHI表達情況有待進一步驗證。
　　(8)花色相關生理指標結果: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，與轉錄組結果不一致，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