转录组分析揭示BAM1/2与SPL调控拟南芥花药发育的功能关系及调控网络

发布时间：2024-02-04 04:41

　　花药的正常发育对于植物正常繁衍和农作物产量都有着至关重要的作用.转录因子SPL及受体蛋白激酶BAM1和BAM2均在调控孢原细胞分化的过程中发挥重要作用.但迄今对其功能关系及下游信号途径仍缺乏深入研究.本文利用高通量转录组测序手段,通过对拟南芥spl、bam1、bam2、bam1bam2突变体花药的转录组对比分析,明确了:1)BAM1和BAM2功能冗余地调控花药绒毡层发育、脂质转运、花粉壁形成等方面,但两者在调控部分基因表达上存在亚功能化;2)SPL与BAM1/2共同调控791个花粉发育、脂类转运和细胞壁形成等过程相关基因的表达,同时BAM1/2特异调控326个脱落酸、水杨酸、茉莉酸信号途径以及水分、防御等胁迫刺激相关基因的表达,而SPL还单独调控3 789个基因的表达,主要参与到生长素合成和信号响应、水分、温度、光等相关的胁迫刺激.以上结果为生殖发育领域相关研究提供了重要参考.

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【部分图文】：

图1bam1/bam2/bam1bam2突变体花药中差异基因比较和生物学过程分析

为了进一步研究BAM1和BAM2调控下游基因时功能的冗余和独特性，我们将这1353个差异基因在3种突变体中的表达模式进行k-means聚类分析，将聚类而成的7组分别命名为G1～G7（图1(c)).G1组的111个基因在bam1、bam2、bam1bam2突变体中表达水平均和野生....

图2G1～G7组中花粉发育、脂质转运、转录、蛋白质泛素化和细胞壁组建相关基因的表达变化

G2组中的基因显著富集在对于胁迫和刺激的响应，包括抗干旱、抗病，毒素代谢、响应ABA等，另外也有一些基因显著参与了细胞壁组建过程，包括果胶裂解酶、果胶甲基酯酶、木葡聚糖水解酶、糖基水解酶等（图2(d)).2.3BAM1/2相关转录组和SPL相关转录组的比较分析

图3bam1bam2和spl突变体花药中差异基因比较和生物学过程分析

为了研究SPL和BAM1/2调控的生物学过程，我们将SPL和BAM1/2共同调控的下游基因、SPL特异调控基因、以及BAM1/2特异调控基因3个基因类群分别进行功能富集，发现SPL和BAM1/2共同调控的下游基因主要富集在花粉外壁发育、花粉发育、脂质转运和细胞壁组建过程，SPL特....

图4SPL特异调控基因在spl突变体花药中的表达变化

在SPL特异调控基因中，虽然没有花粉发育过程的显著富集，但值得注意的是，有56个花粉相关基因的表达水平特异地在spl中显著变化（图4(a)).WUS和KNU基因调控花原基的发育[16],AP3、SEP2、AG作为B基因调控雄蕊原基的发育[1]，这表明除调控花药孢原细胞分化之外，S....

本文编号：3895227