利用RNA-Seq发掘玉米叶片形态建成相关的调控基因

文献类型： 中文期刊

第一作者： 郭书磊

作者： 郭书磊;鲁晓民;齐建双;魏良明;张新;韩小花;岳润清;王振华;铁双贵;陈彦惠

作者机构：

关键词： 玉米;叶宽;叶长;RNA-Seq;形态建成;调控基因

期刊名称： 中国农业科学

ISSN： 0578-1752

年卷期： 2020 年 01 期

页码： 1-17

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】叶片宽度和长度等叶形特性是决定植株形态,进而影响种植密度的重要农艺性状,通过转录组测序技术筛选并挖掘玉米叶片形态建成相关的代谢路径及调控基因,为深入认识叶片发育的分子机理和鉴定叶宽、叶长候选基因奠定基础。【方法】以极端窄叶自交系NL409和宽叶自交系WB665为材料,利用RNA-Seq技术鉴定7叶期第七片叶近基部的差异表达基因(DEGs),通过生物信息学分析,筛选与叶片发育密切相关的代谢通路,利用qRT-PCR验证不同激素路径叶形相关基因的表达结果,并结合启动子区域的序列差异挖掘叶形功能基因。【结果】分析对照(WB665)和样品(NL409)高通量测序结果,在叶宽形成关键部位共筛选出5 199个DEGs,其中,2 264(43.55%)个基因表达上调,2 935(56.45%)个基因下调表达,下调基因明显多于上调基因;GO功能富集分析表明,差异基因主要富集在细胞膜相关的细胞组分中,涉及代谢过程和细胞响应刺激;KEGG富集分析表明,差异基因主要参与到核糖体、植物激素信号转导、苯丙烷类代谢、乙醛酸和二羧酸代谢等过程,其中核糖体、植物激素信号转导、鞘脂类代谢下调表达基因较多的路径与叶片发育密切相关。核糖体路径富集到多个PRS(PRESSED FLOWER)基因,分析发现PRS13(PFL2)可能在调控窄叶发育过程中发挥重要作用。鞘脂代谢路径富集的基因几乎全部下调表达,引起抑制叶片发育的AP1(APETALA1)类和MAPK(Mitogen-Activated Protein Kinase)类基因上调,以及促进叶片发育的LFY(LEAFY)下调,与窄叶发育受抑制的表型一致。植物激素信号转导路径富集到的油菜素内酯(BR)响应基因和赤霉素(GA)代谢基因下调,细胞分裂素(CTK)和大部分生长素(Auxin)响应基因上调,与窄叶中DELLA蛋白基因上调表达,抑制GA并促进CTK基因表达的作用模式一致。通过qRT-PCR对18个叶片发育相关基因进行分析,结果表明,其表达趋势与转录组结果一致,分析发现BR相关的ROT3、Auxin相关的NAL7-like、AGO7-like以及TCP类转录因子CYC/TB1等基因与窄叶的形成密切相关。【结论】明确了一些与玉米叶片发育密切相关的代谢路径,还发现植物激素间的动态平衡对叶片发育有着重要影响,尤其是生长素与油菜素内酯、细胞分裂素与赤霉素之间的相互作用对调控叶片形态可能发挥重要作用。

分类号： S513

  • 相关文献

[1]玉米叶形相关性状的Meta-QTL及候选基因分析. 郭书磊,张君,齐建双,岳润清,韩小花,燕树锋,卢彩霞,傅晓雷,陈娜娜,库丽霞,铁双贵. 2018

[2]基于B样条曲线的水稻叶片几何参数测量系统. 路艳,杨红云,周琼,孙玉婷,殷华. 2019

[3]基于支持向量机的水稻叶面积测定. 孙玉婷,杨红云,王映龙,周琼,孙爱珍,杨文姬. 2018

[4]巴西香蕉叶面积与叶片形态特征关系的定量分析. 刘永霞,周兆禧,唐粉玲,何应对,曹红鑫,王必尊,臧小平,韩丽娜,李昌鹏. 2013

[5]基于支持向量机的水稻叶面积测定. 孙玉婷,杨红云,王映龙,周琼,孙爱珍,杨文姬. 2018

[6]基于生物量的水稻叶片主要几何属性模型研究. 刘岩,陆建飞,曹宏鑫,石春林,刘永霞,朱大威,孙金英,岳延滨,魏秀芳,田平平,包太林. 2009

[7]烤烟新品系LY1306烘烤前后叶片变化和失水率研究. 张雪,侯咏,宋正熊,李丽华,李雪君,孙计平. 2023

[8]玉米穗三叶叶长和叶面积的QTL定位. 王新涛,杨青,李保叶,代资举,郝俊杰. 2022

[9]玉米叶夹角的遗传与分子调控研究进展. 张全艳,张培高,徐春霞,丛一宁,刘丽. 2021

[10]不同密度玉米种皮形态建成及胚乳淀粉粒超微结构差异. 王庆成,刘霞,李宗新,刘开昌,张慧. 2007

[11]玉米转录因子ZmbHLH4基因的克隆及功能分析. 汪德州,莫小婷,张霞,徐妙云,张兰,赵军,王磊. 2018

[12]种植密度对玉米种皮形态建成及胚乳淀粉粒发育的影响. 王庆成,刘霞,李宗新,刘开昌. 2008

[13]玉米Glyco-hydro-16糖苷酶家族全基因组的鉴定及其遗传分化. 林峰,葛敏,周玲,赵涵. 2016

[14]玉米光合突变体hcf136(high chlorophyll fluorescence 136)的转录组分析. 吴庆飞,秦磊,董雷,丁泽红,李平华,杜柏娟. 2018

[15]玉米光合突变体bsd2(bundle sheath defective II)的转录组分析. 江芳,丁泽红,董雷,李平华. 2016

[16]基于RNA-Seq技术的o2胚乳差异表达分析. 朱慧,周志强,张东民,周昱婕,张晓星,刘红军,宋丽雅,李明顺. 2019

[17]玉米转录组学研究进展. 王继玥,余庭跃,张采波. 2014

[18]一个大麦突变体库的构建及其叶宽突变体的细胞学初步分析. 秦丹丹,许甫超,徐晴,彭严春,葛双桃,董静,焦春海. 2021

[19]烟草叶宽性状主效QTL定位及育种评价. 赵会纳,雷波,程立锐,余婧,蒋彩虹,刘旦,杨爱国,王兵,余世洲. 2023

[20]西洋参施肥技术研究第三报:不同有机复合肥的施用效应. 王铁生,刘鹏举,王纪华,赵冬梅,李荣峰,赵洪权,王化武,檀树先,刘彦. 1990

作者其他论文 更多>>

微信小程序