





中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (10): 1995-2009.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.10.011
张海青(
), 张恒涛, 高启明, 姚家龙, 王亚荣, 刘珍珍, 孟祥鹏, 周喆(
), 阎振立(
)
收稿日期:2023-11-01
接受日期:2024-03-29
出版日期:2024-05-16
发布日期:2024-05-23
通信作者:
联系方式:
张海青,E-mail:13838350386@163.com。
基金资助:
ZHANG HaiQing(
), ZHANG HengTao, GAO QiMing, YAO JiaLong, WANG YaRong, LIU ZhenZhen, MENG XiangPeng, ZHOU Zhe(
), YAN ZhenLi(
)
Received:2023-11-01
Accepted:2024-03-29
Published:2024-05-16
Online:2024-05-23
摘要:
【背景】苹果分枝数量的多少对于树体适应环境、生长生存、竞争资源都具有十分重要的作用。在实际生产过程中,多分枝的苹果品种更能满足整形修剪的需求,其不仅有利于果农因地制宜适时调整树体结构,塑造便于机械化采收的树形;而且对于调整结果枝均匀分布、保证结果量和果实品质都至关重要。【目的】本研究拟通过对同一发育时期的多分枝品种‘华星’和少分枝品种‘华硕’的顶芽、侧芽分别进行转录组测序,挖掘影响苹果分枝能力的关键基因,解析候选基因通过介导激素通路调控苹果分枝能力的潜在机理,为提高苹果分枝能力及产量提供理论依据。【方法】分别对‘华硕’和‘华星’的侧芽及顶芽进行转录组测序,通过差异表达基因(DEG)分析并借助加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)等生物信息学手段,筛选引起分枝数量差异的核心候选基因,并通过在拟南芥中异源过表达候选基因对筛选结果准确性进行验证。【结果】在‘华硕’和‘华星’的顶芽之间比对共得到2 920个差异表达基因,而‘华硕’和‘华星’侧芽间比较共筛选到5 127个差异表达基因。DEGs主要富集在植物激素信号传导通路中,生长素信号通路和独脚金内酯信号通路与苹果分枝能力关系最密切,相关编码MdIAA3、MAX2、TCP、JAZ等家族的基因在两个品种侧芽间的差异十分显著。编码CYC(cyclins)、CDK(cyclin-dependent kinase)、EXPA(expansin)等细胞周期、细胞壁修饰相关基因家族的DEGs也与苹果分枝能力呈正相关。进一步通过WGCNA分析得到候选基因CAD、EXPA、CYC、JAZ、SAUR的互作网络关系,这些基因可能在苹果分枝能力的调控过程中具有一定作用。对MdIAA3异源转化拟南芥后,发现MdIAA3明显增加了拟南芥长势、结荚数、分枝数。【结论】通过转录组分析,筛选到13个调控基因可作为苹果分枝能力控制的潜在基因,MdIAA3在拟南芥中异位表达,明显促进了植株长势和分枝能力;苹果分枝能力的调控主要涉及细胞的分化与发育,细胞壁修饰,生长素、独脚金内酯信号传导等过程。
张海青, 张恒涛, 高启明, 姚家龙, 王亚荣, 刘珍珍, 孟祥鹏, 周喆, 阎振立. 转录组分析筛选调控苹果分枝能力的关键基因[J]. 中国农业科学, 2024, 57(10): 1995-2009.
ZHANG HaiQing, ZHANG HengTao, GAO QiMing, YAO JiaLong, WANG YaRong, LIU ZhenZhen, MENG XiangPeng, ZHOU Zhe, YAN ZhenLi. Transcriptome Analysis for Screening Key Genes Related to Regulating Branching Ability in Apple[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(10): 1995-2009.
表1
测序数据统计"
| 样本 Sample | 原始序列数据 Raw reads | 过滤后数据 Clean reads | 比对到基因组 Total map | 碱基质量值 Q20 (%) | 碱基质量值 Q30 (%) | GC占比 GC (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HSD1 | 46230010 | 45481100 | 40805210(89.72%) | 96.07 | 89.95 | 45.42 |
| HSD2 | 47417824 | 46744010 | 42366223(90.63%) | 96.57 | 90.97 | 46.07 |
| HSD3 | 50614470 | 49588586 | 44958745(90.66%) | 96.64 | 91.07 | 46.12 |
| HSC1 | 41885282 | 40719076 | 36228477(88.97%) | 96.07 | 90.07 | 46.07 |
| HSC2 | 45343404 | 44619430 | 40058699(89.78%) | 96.72 | 91.30 | 45.85 |
| HSC3 | 41242840 | 40301052 | 36008246(89.35%) | 96.45 | 90.78 | 45.93 |
| HXD1 | 46239534 | 45644466 | 41374789(90.65%) | 95.94 | 89.81 | 46.15 |
| HXD2 | 46475308 | 45429544 | 41069245(90.40%) | 96.46 | 90.81 | 46.43 |
| HXD3 | 45253168 | 44460432 | 40627835(91.38%) | 96.88 | 91.66 | 46.50 |
| HXC1 | 42828110 | 42435144 | 38346254(90.36%) | 96.29 | 90.44 | 45.92 |
| HXC2 | 46425522 | 45877734 | 41220790(89.85%) | 95.96 | 89.79 | 45.53 |
| HXC3 | 46221574 | 45743482 | 41406160(90.52%) | 96.67 | 91.20 | 45.61 |
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