芋全长转录组测序分析及淀粉生物合成相关基因挖掘

摘要

【目的】获取芋(Colocasia esculenta)全长转录本序列和结构信息,并挖掘淀粉生物合成相关基因和转录本的结构信息,为后续阐明芋淀粉生物合成的分子机制及深入利用芋基因资源提供科学依据。【方法】以荔浦芋1号为试材,采集其3月龄植株的不同组织(叶片、叶柄、球茎、匍匐茎和根)开展混合样三代全长转录组测序,对获得的转录本进行功能注释,通过生物信息学方法分析转录本可变剪接(AS)、可变多聚腺苷酸化(APA)、长链非编码RNA(lncRNA)、转录因子(TF)和简单重复序列(SSR)等的结构信息,通过京都基因和基因组百科全书(KEGG)注释获得芋淀粉生物合成相关的基因和转录本,并对其进行AS和APA分析。【结果】通过对芋叶片、叶柄、球茎、匍匐茎和根混合样开展三代全长转录组测序,共获得全长转录本序列38043条;通过与参考基因组进行比对,鉴定出新转录本31058条,其中28785条获得功能注释;通过对转录本结构分析,共鉴定出9360个AS事件、6436个基因存在poly(A)位点、25081个SSR位点、304个lncRNA、1911个融合转录本和1608个TF。通过KEGG注释获得芋淀粉生物合成相关基因14个和转录本60条;对获得的转录本进行AS和APA分析发现,6个基因发生了AS事件,包括内含子保留(IR)、5′端可变剪接(A5SS)、3′端可变剪接(A3SS)、外显子跳跃(ES)和互斥可变外显子(MEE)5种类型,有10个基因存在poly(A)位点,其中7个基因存在2个及2个以上poly(A)位点。【结论】通过三代全长转录组测序分析获得芋全长转录本序列和结构信息,挖掘到芋淀粉生物合成相关基因14个,转录本60条,可作为后续阐明芋淀粉生物合成分子机制及深入利用芋基因资源的科学依据。