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《广西师范大学》 2019年
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基于转录组测序和小RNA测序的花生不同发育时期油脂和贮藏蛋白合成相关基因的表达研究

陈玉梅  
【摘要】:花生富含油脂和贮藏蛋白为我国重要的油料作物和经济作物。花生油脂和贮藏蛋白合成是一个复杂的过程,涉及多种代谢途径、多个关键基因和转录调节因子。本研究通过对4个不同发育时期的花生籽粒进行转录组和小RNA测序,旨在挖掘油脂和贮藏蛋白合成相关的基因,以及参与油脂和贮藏蛋白合成调控的miRNAs,为花生高油脂和高蛋白优良品种的育种提供理论依据。本研究所用材料花生的品种为桂花37,以花后20天(HS_20)、35天(HS_35)、50天(HS_50)和60天(HS_60)的籽粒为材料,分别构建了4个mRNA文库和4个miRNA文库,进行了转录组和小RNA测序。然后对转录组中差异表达的基因和小RNA测序结果中差异表达的基因和miRNA进行分类注释、靶因预测、GO功能注释以及KEGG pathway注释,主要结果如下:(1)通过酸水解法测定四个不同发育时期的花生籽粒油脂含量,HS_20、HS_35、HS_50和HS_60的油脂含量分别是3.31%、25.89%、45.93%和48.49%。(2)通过构建mRNA文库和转录组测序,HS_20、HS_35、HS_50和HS_60获得的Total Clean Reads分别是109321068、106867224、109313082和107123540,Q20分别是97.95%、97.88%、97.87%和98.03%。(3)在HS_20-vs-HS_35比较组中,差异表达基因总数是25769个,其中上调差异表达的基因有3235个,下调差异表达的基因有22534个;在HS_35-vs-HS_50比较组中,差异表达基因总数是18403个,其中上调差异表达的基因有11579个,下调差异表达的基因有6824个;在HS_50-vs-HS_60比较组中,差异表达基因总数是12308个,其中上调差异表达的基因有3235个,下调差异表达的基因有9073个。(4)通过分析转录组测序数据,我们筛选到一些与油脂合成相关的持续上调表达的基因,包括1个甘油-3-磷酸酰基转移基因、1个乙酰辅酶A羧化酶基因、2个硬脂酰-ACP去饱和酶基因、1个脂肪酸去饱和酶基因、2个油体相关蛋白基因和7个油脂蛋白基因。(5)从转录组测序数据中筛选到参与油脂合成调节的转录因子和基因有:AP2-EREBP家族转录因子、ABI3VP1家族转录因子、C2C2-Dof转录因子和WD40repeat基因。(6)从转录组测序数据中筛选到2个贮藏蛋白基因,基因id号为107476928和107487873,基因全长分别是1973和2190bp,开放阅读框分别是1803和1887bp,分别编码600和628个氨基酸。花后20天、35天、50天和60天的籽粒中,107476928基因的表达量分别为24.66、753.54、1439.3和1609.72;107487873基因的表达量分别为0.69、73.69、318.99和247.67。另外,还筛选到1个属于致敏原的贮藏蛋白基因Ara h1,基因id号为107466960,基因全长是1949bp,开放阅读框是1764bp,编码587个氨基酸。花后20天、35天、50天和60天的籽粒中的表达量分别为23.89、19053.57、14250.28和19428.49。(7)通过构建miRNA文库和小RNA测序,HS_20、HS_35、HS_50和HS_60文库获得的Clean tag分别是27054913、26278062、26831657和25659103,Q20分别为99.3%、99.3%、99.2%和99.2%。各样品比对上基因组的small RNA的数目分别为19724495、19783102、19398380和18860495。(8)对miRNAs的表达情况进行分析,HS_20-vs-HS_35的差异表达miRNA有151个,其中上调miRNA有100个,下调miRNA有51个;HS_35-vs-HS_50的差异表达miRNA有153个,其中上调miRNA有40个,下调miRNA有113个;HS_50-vs-HS_60的差异表达miRNA有146个,其中上调miRNA有88个,下调miRNA有58个。(9)筛选到一些可能参与花生油脂和贮藏蛋白合成调控的差异表达miRNAs。分别属于miR156b家族(ahy-miR156b-3p和ahy-miR156b-5p),miR156c家族(ahy-miR156c)和miR159家族成员(ahy-miR159)。筛选到1个贮藏蛋白基因调控miRNA(基因ahy-miR156a),其靶基因是XM_016083519.2。(10)通过基因的表达量统计和功能注释分析,转录组测序中的差异表达基因和小RNA测序中的差异表达miRNAs,主要参与的生物过程是代谢过程,主要的分子功能是催化活性功能。(11)对转录组测序中的4个差异表达基因和小RNA测序中的4个差异表达miRNAs进行了RT-PCR验证,结果表明,验证结果中基因的表达趋势与测序的结果基本一致。
【学位授予单位】:广西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:S565.2

【参考文献】
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