金叶榆二倍体及其同源四倍体的生理特征与转录组差异分析

本文旨在探究金叶榆（Ulmus pumila cv.‘Jinye’）二倍体及其同源四倍体的生理特征和差异基因表达情况,为金叶榆关键调控基因的定位及基因工程育种提供分子基础。试验以金叶榆二倍体及其同源四倍体为材料,比较两者叶绿素相对含量,可溶性糖、可溶性蛋白、MDA含量,SOD和POD活性等生理指标,并进行转录组测序。结果表明：金叶榆同源四倍体叶片中叶绿素相对含量,可溶性糖和可溶性蛋白含量及SOD、POD活性显著高于二倍体,MDA含量显著低于二倍体。转录组测序共得到1 283个差异表达基因,其中1 078个表达上调,205个表达下调。995个差异表达基因被GO功能注释,与代谢过程、细胞过程、催化活性、结合和转运蛋白活性等密切相关;COG注释结果显示,主要注释在碳水化合物的运输和代谢、次生代谢产物合成和脂质运输和代谢;KEGG通路分析发现,植物激素信号转导通路差异显著性最为明显,其中生长素、油菜素内酯和水杨酸信号转导途径富集基因数最多。参与代谢过程、催化活性和激素信号转导通路等关键基因的差异表达,可能与同源四倍体植株能源物质含量高、酶活提高及生长势和抗逆性增强有关。     

金枝黄花柳回交子代枝条颜色与转录组研究

为了探究枝条颜色变异的原因，以金枝黄花柳回交子代及其亲本为材料，分析子代枝条性状遗传变异规律及性状与基因表达的关系。结果显示，金枝型回交子代枝条表现为黄色到橙色，普通型回交子代枝条表现为墨绿色至棕色，不同单株个体之间存在颜色差异。枝条转录组共检测到差异表达基因2 499个，其中上调基因984个，下调基因1 515个。功能注释和富集分析发现，卟啉与叶绿素代谢通路(KEGG&ko00860)中与色素合成有关的基因表达量存在差异，其中叶绿素/细菌叶绿素a合成酶(2.5.1.133;2.5.1.62)与叶绿素/细菌叶绿素a还原酶(1.3.1.111)基因表达上调，叶绿素酶(3.1.1.14)基因表达下调。基因差异表达会影响代谢通路，进而影响枝条中叶绿素的含量，导致枝条颜色存在差异。     

白榆二倍体及同源四倍体的生理特性及转录组差异分析

为了探究白榆二倍体及其同源四倍体的基因表达谱差异情况，以白榆二倍体及其同源四倍体为材料，比较二者成熟叶片的生理特征并采摘幼嫩叶片进行转录组数据分析。结果显示，与二倍体相比，同源四倍体丙二醛含量、可溶性蛋白含量及叶绿素含量增加，可溶性糖含量降低。转录组测序结果共得到2 407个差异表达基因，其中上调基因为1 076个，下调基因为1 331个。在COG蛋白质的同源注释分析得到918个差异表达基因，主要涉及21个方面。共有1 380个差异表达基因被GO注释，主要与细胞组分、代谢功能、催化活性等相关。通过KEGG通路注释发现，共有930个差异表达基因分布到5大类KEGG通路中，其中以代谢机制中差异表达基因被注释到的最多。叶绿素含量的增加使四倍体的叶片颜色变得更加浓绿，丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白的含量的增加与减少与四倍体植物在植物代谢与生长上有一定关系，经过转录组测序分析，糖酵解途径的基因表达为下调，还原性戊糖磷酸循环与光呼吸等与叶绿体有关的基因为上调。