短日照诱导白花泡桐顶芽死亡过程相关基因的表达

摘要

【目的】对短日照诱导的白花泡桐顶芽进行转录组测序分析,探究其顶芽死亡的分子机制,为解决泡桐“冠大干低”提供理论依据。【方法】在25℃恒温条件下,对白花泡桐1年生苗进行短日照(SD)处理,在高生长期(SDa)、高生长停止期(SDb)、顶芽死亡发生期(SDc)3个时期进行转录组测序,并利用荧光定量PCR(qRT-PCR)测定11个差异基因的表达量,同时结合转录组信息进行验证。【结果】白花泡桐顶芽3个时期转录组测序共得到57.47 Gb数据,使用DESeq2软件进行3个时期样品间比较,共筛选出差异基因44397条,其中注释到7大数据库(NR、NT、GO、EggNOG、KEGG、UniProt、Pfam)的基因为37076条(83.51%)。3个时期的差异基因在KEGG上主要富集在植物激素信号通路,对顶芽死亡发生的SDc时期植物激素信号通路上差异基因的分析得出:脱落酸(ABA)激素信号的响应因子ABF下调表达,乙烯(ETH)激素信号的响应因子ERF1上调表达,油菜素内酯(BR)激素信号上编码木葡聚糖内糖基转移酶的TCH4和细胞周期特异蛋白基因CYCD3上调表达,这些基因与大多数植物芽休眠过程中表达情况不同。qRT-PCR与转录组测序结果在基因表达量差异倍数上存在偏差,但整体趋势一致,可以证明转录组结果的可靠准确。【结论】白花泡桐顶芽死亡发生期的植物激素信号转导通路中ABF、ERF1、TCH4和CYCD3基因的表达情况,使其在高生长停止后顶端分生组织细胞分裂活动仍在继续进行,此时顶端分生组织分化的叶原基展开的幼叶脱落而无法形成芽鳞包裹,导致顶芽未向休眠芽方向发展而死亡。