杜鹃花品种大鸳鸯锦花瓣条纹形成的色素基础和差异表达基因的挖掘

来源：华北农学报杂志2023年第6期北京时间：

作者：孙晓波, 郭臻昊, 李畅, 周惠民, 刘晓青, 苏家乐

单位：江苏省农业科学院 休闲农业研究所,江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室,江苏 南京 210014

摘要：为解析杜鹃品种大鸳鸯锦花瓣粉色条纹形成的分子机制,挖掘与粉色条纹形成相关的关键基因,选取大鸳鸯锦盛花期花瓣,对花瓣白色区域与粉色条纹区域的色素分别进行测定,同时,利用 Illumina HiSeqTM 测序平台对它们的转录组进行测序分析,并采用实时荧光定量 PCR(qRT-PCR)技术对测序结果进行验证。结果表明,大鸳鸯锦花瓣粉色条纹的形成是由花色苷积累引起的。花瓣粉色条纹区域与白色区域共鉴定出 7 086 个差异表达基因(DEGs),其中上调表达基因 3 802 个,下调表达基因 3 284 个。与花色苷形成相关的花青素生物合成、苯丙素生物合成和类黄酮生物合成途径在花瓣粉色条纹区域中更为活跃。根据 DEGs 的 GO 和 KEGG 富集分析结果,从与花色苷生物合成代谢相关及其调控途径共筛选出 31 个 DEGs,其中 26 个为花青素合成代谢结构基因, 5 个为转录调控基因(3 个 MYB 和 2 个 bHLH);26 个花青素合成代谢结构基因共编码 9 种酶,其中 20 个基因在花瓣粉色条纹组织中的表达水平明显高于白色花瓣组织;通过 NCBI 同源搜索发现 2 个 R2R3-MYB 和 1 个 bHLH 与已知调控果实或叶片中花青素合成有关的同源基因相似,它们在花瓣粉色条纹区域中的表达水平也均明显高于白色区域。选取10 个与花青素生物合成相关的差异表达基因,经 qRT-PCR 验证,发现基因表达趋势与转录组测序结果一致。

关键词：杜鹃,花瓣条纹,花色苷,转录组分析,差异表达基因,转录因子,

基金资助：江苏省林业科技创新与推广专项(LYKJ[2021]06); 江苏省种业振兴揭榜挂帅项目(JBGS[2021]095); 江苏省林业发展专项资金(苏财资环【2022】18号); 江苏现代农业产业技术体系建设项目(JATS[2022]101)