5-氮杂胞苷处理下笔筒树配子体的转录组分析

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笔筒树(Sphaeropteris lepifera)属桫椤科(Cyatheaceae)白桫椤属(Sphaeropteris)植物。其繁殖方式主要为孢子繁殖,而孢子寿命短、繁殖周期长,自然增长受限。DNA甲基化作为表观遗传学的一个重要修饰形式,在多个方面起重要作用,如维持基因组稳定性、调控控基因表达和影响植物生长发育。5-azaC常作为甲基化抑制剂被用于研究植物发育的表观基础、基因表达调控等诸多方面。由于蕨类植物基因组大、染色体数多,因此目前有关蕨类植物的基因研究信息较为匮乏。本论文利用RNA-seq技术对5-azaC处理下笔筒树的转录组进行测序分析,分别进行了基因注释、功能富集、基因结构分析、基因表达量分析及差异表达分析。主要的研究结果如下:
  (1)对5-azaC处理下笔筒树配子体的转录组进行测序,共获得39.16Gb的CleanData,各样品CleanData均达到5.93Gb,Q30碱基百分比在94.58%及以上。组装后共获得56349条Unigene,其中长度在1kb以上的Unigene有17414条。对Unigene进行功能注释,包括与NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam数据库的比对,共获得26744条Unigene的注释结果。基因结构分析中SSR分析共获得5968个SSR标记,同时还获得了19466个CDS和419196个SNP位点。基因在各样品中的表达总体水平基本一致。
  (2)差异表达分析共筛选出1091个差异表达基因,其中有372个为上调表达基因,719个为下调表达基因。351个基因被KEGG数据库注释,涉及到的通路有60个,其中包含差异表达基因最多的4个通路为核糖体、植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢、苯丙烷生物合成。通过qRT-PCR对筛选出来的差异表达基因进行表达水平验证,结果表明转录组数据的准确度较好。
  (3)通过qRT-PCR对部分差异表达基因进行表达分析发现,本章共对17个基因进行了在不同性别的笔筒树配子体中以及在5-azaC处理下不同时期的笔筒树配子体中的表达分析。在不同时期中的表达分析发现,5-azaC的处理均会引起其表达量的变化;但在表达趋势上,5-azaC只影响了其中15个基因。对不同性别的笔筒树配子体中的表达分析,发现只有5个基因在不同性别中的表达并不显著。值得注意的是,在性别分化的阶段,5-azaC处理导致了15个基因的下调,而在雄配子体中只有6个基因下调,在5-azaC处理组和在雄配子体中均出现了有明显差异表达的基因是以下4个基因:c69292.graph_c1(MYC2),c60074.graph_c0(WRKY转录因子),c64986.graph_c0(SAUR),c66215.graph_c1(JAR1)。
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