板栗雌花序分化内源激素及分子调控机理研究

发布时间：2020-11-21 06:30

　　板栗(Castanea mollisima Blume)是重要的木本粮食植物,但是长期以来,板栗的产量一直存在雌花少、雄花多的现状,这是限制板栗高产的主要因素之一,因此,调控板栗花的性别分化,有效平衡雌雄比例来提高产量是实际生产中急需解决的问题。本研究通过对临界期前后板栗两种混合花芽的转录组学和代谢组学分析,以及对花芽分化过程中6大类激素进行定性定量分析,初步揭示了临界期前后板栗混合花芽分化过程中内源激素和基因表达差异。研究结论如下:1.构建了临界期前、后板栗两种混合花芽的四个转录组,获得了大量的差异基因,这些差异基因注释到分子功能,细胞组分和生物过程等不同的GO-term。KEGG通路富集结果表明临界期前后板栗两种混合花芽间主要差异代谢途径主要集中于代谢通路,次生代谢产物生物合成、植物-病原菌互作等。此外,从转录组数据中筛选出多个与开花途径相关的基因,并对其中6个基因进行荧光定量验证,结果与转录组数据表达趋势基本一致。2.构建了临界期前、后板栗两种混合花芽的四个代谢组,获得了大量差异代谢物,如氨基酸及衍生物等,这些差异代谢物主要富集在在次生代谢物生物合成、氨基酸生物合成等途径来调控板栗的花芽分化。将临界期前后板栗完全混合花芽和临界期前后不完全混合花芽的转录组及代谢组进行联合分析,我们得到了 34个差异代谢物和686个差异基因,这些是决定完全混合花芽经过冬季休眠后向雌花序发育的重要物质和基因。经过代谢物和基因相关性网络的构建,我们获得了一个在雌花发育过程中重要的基因GRF2。3.对6大类植物激素进行定性定量分析结果表明异戊烯腺嘌啉、反式玉米素、茉莉酸甲酯、赤霉素19在混合花芽向雌花分化过程中起促进作用,水杨酸、顺式玉米素则有利于雄花的分化。基于转录组我们筛选出来多个与脱落酸相关的基因,结果表明经过休眠期ABA含量下降,推测较低含量的ABA有利于雌花序的分化。
【学位单位】：武汉轻工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S664.2
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略表
第1章前言
    1.1 板栗概述
    1.2 板栗花芽分化类型及特点
        1.2.1 板栗花芽的类型
        1.2.2 板栗花芽分化的特点
        1.2.3 板栗花芽分化临界期的界定
    1.3 板栗花芽分化的影响因素
        1.3.1 品种、树龄与板栗花芽分化
        1.3.2 营养物质与板栗花芽分化
        1.3.3 植物激素与板栗花芽分化
    1.4 植物成花途径的研究
        1.4.1 春化途径
        1.4.2 赤霉素途径
        1.4.3 光周期途径
        1.4.4 自主途径
        1.4.5 成花抑制途径
        1.4.6 年龄途径
    1.5 高通量测序技术概述
        1.5.1 转录组测序
        1.5.2 代谢组学概述
    1.6 本课题研究目的及意义
第2章临界期前后板栗两种混合花芽的转录组分析
    2.1 材料与仪器
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验试剂
        2.1.3 实验仪器
    2.2 方法
        2.2.1 RNA提取
        2.2.2 文库构建
        2.2.3 文库质检及上机测序
        2.2.4 测序数据质控分析
        2.2.5 比对参考基因组
        2.2.6 基因表达水平定量
        2.2.7 差异表达基因的筛选
        2.2.8 差异基因的功能注释、GO分类与代谢通路分析
        2.2.10 荧光定量PCR验证
    2.3 结果与分析
        2.3.1 板栗花芽总RNA质量检测
        2.3.2 测序原始数据统计
        2.3.3 Clean reads比对分析
        2.3.4 基因功能注释
        2.3.5 差异基因的KOG功能注释
        2.3.6 差异基因的GO功能分类
        2.3.7 差异基因GO富集分析
        2.3.8 差异基因的KEGG代谢途径分析
        2.3.9 与开花相关基因的筛选
        2.3.10 差异基因的荧光定量
    2.4 讨论
第3章临界期前后板栗两种混合花芽的代谢组分析
    3.1 材料与仪器
        3.1.1 材料
        3.1.2 试剂与仪器
    3.2 实验方法
        3.2.1 样品的提取
        3.2.2 色谱质谱采集
        3.2.3 原始数据处理
        3.2.4 差异代谢物筛选
    3.3 结果与分析
        3.3.1 样本质控分析
        3.3.2 主成分分析（PCA）
        3.3.3 样本相关性分析
        3.3.4 正交偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA）
        3.3.5 差异代谢物筛选结果
        3.3.6 差异代谢物KEGG功能注释及富集分析
        3.3.7 转录组与代谢组联合分析
    3.4 讨论
第4章板栗混合花芽临界期前后内源激素的差异分析
    4.1 实验材料
    4.2 实验方法
        4.2.1 样品的提取
        4.2.2 色谱质谱采集
        4.2.3 激素定量与定性
    4.3 结果与分析
        4.3.1 样本质控分析
        4.3.2 线性关系分析
        4.3.3 激素定量分析
        4.3.4 基于转录组筛选相关的激素基因
    4.4 讨论
第5章全文总结
    5.1 研究结论
        5.1.1 转录组数据分析
        5.1.2 代谢组数据分析
        5.1.3 内源激素的分析
    5.2 本文创新点
    5.3 展望
参考文献
致谢
附录A
攻读学位期间的研究成果

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