铁皮石斛叶色突变体初步研究

为了探究铁皮石斛叶色突变机理,以铁皮石斛叶色突变体(doyo1)和正常植株(TP35)为试验材料,对其表型、叶绿素含量进行测定,并进行无参转录组测序分析。结果表明,doyo1与TP35相比,株高、茎粗均较低,生长速度较慢;叶绿素含量下降,仅为TP35的15%左右,叶绿素a/b比值(Chl a/b)显著升高。利用转录组测序技术分别从doyo1和TP35叶片中获得4.58Gb和4.90Gb有效数据(clean data),de novo组装后得到60 363条通用基因(Unigenes),其中长度大于1kb的有12 390条,N50为1 295bp。对Unigenes进行表达分析,共获得1 560条差异表达基因(DEGs)。对得到的DEGs进行生物学功能注释,获得总注释信息为1 325条。通过对注释信息进行GO和KEGG富集分析,结合定量PCR验证,结果表明,铁皮石斛叶色突变体形成的原因可能是do GLK1低水平表达和do Ftsz不表达导致叶绿体合成和分裂受阻,叶片细胞内叶绿体数量大大降低,进而叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)含量整体下降。本试验结果为研究铁皮石斛叶色突变体形成的机理提供了依据,同时,为观叶型铁皮石斛定向育种提供了参考。     

小麦矮秆突变体DC20的转录组分析

为探明小麦矮杆突变体DC20致矮的分子调控机制,以小麦D6-3(WT)及其经高能混合粒子场诱变处理得到的矮秆突变体DC20为试验材料,通过对突变体DC20和WT的转录组分析,挖掘与DC20致矮相关差异表达基因。结果表明,在株高差异起始的孕穗期茎秆中,DC20与WT之间存在2 153个差异表达基因(DEGs),除参与糖代谢、能量代谢、转录调控、转录后修饰和翻译及翻译后修饰途径外,其中有47个差异表达基因显著富集在植物激素GAs的生物合成和IAA的动态平衡调节及信号转导、细胞周期调控以及细胞伸长等相关途径。大部分差异表达基因表现为表达下调,少量抑制因子的表达量上调。内源植物激素检测结果显示,DC20孕穗期茎秆中的IAA、GA₁和GA₃含量均显著低于WT。表明辐射诱变处理产生的变异是通过植物激素GAs与IAA的协同作用,调控细胞周期以及细胞伸长等途径相关基因的下调表达,从而对DC20的株高产生影响,形成矮化表型。本研究结果为更好地运用辐射诱变育种手段进行作物育种以及阐明矮秆突变体形成的分子调控机理研究提供了一定的理论依据。     

高海拔生境下怀玉山高山马铃薯和怀玉山本土农家薯块茎的转录组分析

为探究高海拔生境下怀玉山高山马铃薯的适应机制,本研究以怀玉山高山马铃薯(麻籽洋芋)和怀玉山本土农家薯的采后块茎为试验材料进行转录组分析。结果表明,怀玉山高山马铃薯上调的差异基因956个,下调的差异基因2 262个,总数为3 218个;怀玉山高山马铃薯和怀玉山本土农家薯与叶绿素结合、光系统Ⅰ、光合作用和光捕获、光系统Ⅱ、血红素结合、氧化还原酶活性等光合系统相关的GO term富集显著;怀玉山高山马铃薯和怀玉山本土农家薯与光合作用-天线蛋白、丙烷合成、光合作用、苯丙氨酸代谢等Pathway也富集显著,说明怀玉山高山马铃薯和怀玉山本土农家薯在怀玉山高海拔生境下主要是涉及到光合作用基因的差异表达。本研究结果为怀玉山高山马铃薯适应高海拔生境相关基因的挖掘与应用提供了一定的理论参考。     

小麦穗型突变体表型及其转录组分析

为了明确突变体小麦穗型变化的分子机制,对源自扬辐麦4号的穗型突变体sui1进行表型分析,并在不同的穗生长阶段（孕穗期T1、灌浆期T2）,对突变体sui1与野生型的穗轴节和穗下节进行转录组分析。结果发现,相较于野生型,突变体的穗轴节、穗下节长度变短,株高降低,赤霉病发病程度加重。转录组分析结果表明,相同时期穗下节差异表达基因多于穗轴节,相同组织孕穗期差异表达基因多于灌浆期,筛选出差异表达基因2 526个,其中上调基因890个,下调基因1 636个;对差异表达基因进行基因本体论（GO）分类发现,不同组织的分子功能注释基因在两个时期富集相同,大部分集中在三磷酸腺苷（ATP）结合上;差异表达基因京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析结果发现,植物-病原体互作通路富集基因最多,不同时期生物中的碳固定通路富集因子最高,不同组织光合作用-天线蛋白通路富集因子最高;对差异表达基因进行植物-病原体互作通路基因筛选,筛选出相关基因160个,其中防御反应基因63个（39%）,蛋白激酶活性基因21个（13%）,二磷酸腺苷（ADP）结合基因18个（11%）,推测这些基因可能对小麦突变体sui1穗轴节及穗型...     

利用转录组测序筛选与鸭青壳性状形成相关的基因

青壳性状是鸭(Anas platyrhynchos domesticus)重要的经济性状,但其遗传机制尚未揭晓.为研究鸭青壳性状形成的转录组基础,本研究通过测交法选育出基因型为纯合青壳以及纯合白壳绍兴鸭,并对两种基因型个体子宫组织进行转录组测序.本研究共获得288 008 582个高质量数据,组装出64 587个转录本,其中包括19 589个新转录本.鉴定20 302次可变剪切事件,其中外显子跳跃是最主要的可变剪切类型.表达分析发现1 768个基因在两种基因型个体间差异表达,其中包括与蛋壳主要色素物质(原卟啉、胆绿素及其螯合物)相关的基因,例如胆绿素还原酶A基因(biliverdin reductase A,BLVRA)、尿卟啉原Ⅲ合酶基因(uroporphyrinogenⅢsynthase,UROS)、血红蛋白α亚基基因(hemoglobin subunit alpha-1,HBAl)以及血红素绑定蛋白1基因(heme binding protein 1,HEBPl)等.差异基因的基因本体(Gene Ontology,GO)注释以及京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路分析表明这些基因涉及广泛的生物功能及通路,其中与蛋壳颜色形成密切相关的有血红素代谢功能(例如,血红素绑定以及四吡咯绑定)及胆汁代谢通路(例如,胆汁酸合成通路,胆汁分泌通路).本研究首次探索了鸭蛋壳颜色形成的转录组基础,获得了一批差异表达基因,这些基因为进一步研究鸭蛋壳颜色形成的遗传机制提供了有价值的信息.     

水稻类病斑突变系的培育与研究

利用γ射线辐照水稻品种嘉浙B的种子,从处理后代中获得了稳定的类病斑突变体嘉浙DB。为了阐明该突变体性状形成的遗传和生物学基础,开展了突变基因定位和类病斑特征及叶绿体相关特性的研究。结果表明,嘉浙DB是一种典型的Sekiguchi类病斑突变体,在无病原菌侵染和外界胁迫的情况下,叶片上可自发形成棕黄色病斑,病斑的面积随着植株的生长不断扩大;在病斑扩展阶段,突变体叶片细胞中叶绿体结构紊乱,提早降解,光合作用效率显著下降;嘉浙DB的类病斑性状属隐性性状,很可能受LOC_Os12g16720的1个突变等位基因控制,其第1 425位核苷酸G缺失可导致移码突变从而编码一个截断的蛋白;突变体中清除活性氧的4个叶绿体抗坏血酸过氧化物酶(APX)的基因转录水平在白天光合作用下均显著高于野生型,而在夜间则无显著差异。叶绿体的结构紊乱及细胞内的高活性氧含量可能是引发突变体叶片细胞凋亡的原因。本研究为从叶绿体的角度阐述Sekiguchi类病斑发生的分子机制提供了依据。     

一个水稻黄绿叶突变体ygl14(t)的鉴定及基因定位

为通过叶色相关基因的定位与克隆解析叶色变异的分子机制,本研究以从早熟晚粳稻品系鉴定出的一个黄绿叶自然突变体ygl14(t)为试验材料,利用ygl14(t)/9311的F2群体进行精细定位、候选基因预测、cDNA测序以及Real-time PCR。结果表明,ygl14(t)整个生育期均表现出黄绿叶;与野生型相比,ygl14(t)的色素含量显著下降,叶绿体发育异常,类囊体结构较松散、片层数目减少,净光合速率下降;株高和单株有效穗数显著降低,抽穗显著延迟。遗传分析及基因定位表明,ygl14(t)受1对隐性核基因控制,定位于第11条染色体短臂上的标记D-6和W1之间,两者相距40.8 kb,有6个候选基因。进一步序列分析发现,编码叶绿体信号识别颗粒cpSRP54基因Os11g0153600的第1个内含子与第2个外显子交界处的第2个碱基A变为T。cDNA测序证实,该基因第1个内含子未发生剪切,突变体ygl14(t)的编码区序列比野生型多了119 bp,造成第47位氨基酸开始错译。叶绿体发育、叶绿素合成及光合系统相关基因表达分析表明,除rpoC2表达下调,HEME表达无变化外,其他基因全部表达上调。综上所述,YGL14(t)影响叶绿体发育,可能反馈调控色素代谢及光合作用的结果,这为进一步开展高光效的分子育种研究奠定了理论基础。     

百香果低温胁迫转录组及茉莉酸代谢基因分析

为研究百香果低温胁迫响应机制,以紫果百香果(Passiflora edulia Sims)为试验材料在0℃下低温胁迫处理,以常温处理为对照组(CK),采用Illumina HiSeq测序平台进行转录组测序,并对茉莉酸代谢相关基因进行挖掘。结果显示,共获得百香果转录组数据45.30 Gb,组装得到39 521条Unigene和5 311 个差异基因;GO分类显示注释的Unigene分为细胞组件、分子功能及生物过程三大类,其中差异基因数量最多为生物过程大类的代谢过程,包括甾醇生物合成、类黄酮糖脂化、酪氨酸代谢、L-苯丙氨酸生物合成、软木脂生物合成、芥子油苷代谢及长链脂肪-酰基辅酶A代谢等。KEGG途径富集分析结果显示,核糖体途径、淀粉与蔗糖代谢途径、植物激素信号转导途径及植物与病原体互作途径为百香果响应低温胁迫的重要代谢途径。实时定量PCR(qRT-PCR)分析表明,百香果低温胁迫后其茉莉酸代谢途径相关基因AOC、AOS、JAR1、MYC2、PYL和JAZ均上调表达,该结果与测序获得FPKM值变化趋势较为相似,说明测序结果较为准确。但低温胁迫后,COI1的表达水平呈下调趋势。研究发现,在百香果中茉莉酸对低温胁迫的响应机制大体上与模式植物一致,关于COI1和MYC2等基因的调控方式还有待进一步功能验证。本研究结果为进一步明确百香果抗寒机制提供了科学参考。     

大豆孢囊线虫大豆和烟草群体的转录组比较分析

大豆孢囊线虫(Heterodera glycines,soybean cyst nematode,SCN)为植物专性内寄生线虫,主要危害大豆(Glycine max)等豆科植物,烟草(Nicotiana tabacum)是其非寄主。但近年来,本课题组在山东地区发现一个特殊的SCN群体(简称SCN_T),其可以寄生烟草,但对大豆的致病性很差。为揭示SCN_T与普通大豆孢囊线虫群体(SCN)对同一寄主致病性存在显著差异的分子机制,本研究采用Illumina平台Hi Seq~(TM)2500高通量测序技术对两个群体的2龄幼虫(second stage juvenile,J2)进行转录组测序和生物信息学分析,并采用q RT-PCR对转录组测序结果进行验证。结果表明,SCN和SCN_T共检测出1 628个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),其中1 347个基因在SCN_T中上调表达,281个下调表达。对DEGs进行基因本体(Gene Ontology,GO)分析发现,被注释到分子功能的核糖体结构组成的DEGs数目最多,高达284个;其次是生物学进程的翻译过程,为211个;京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析表明,639个DEGs定位到277个代谢途径分支,其中参与到核糖体和氧化磷酸化途径的差异基因最多。另外,与线虫生长发育和寄生相关的代谢途径以及一些编码食道腺细胞分泌蛋白的DEGs同样被显著富集。q RT-PCR分析数据与转录组测序结果相关性较好(R~2=0.98),说明转录组测序数据可靠。本研究首次研究了不同致病力群体SCN和SCN_T在转录水平上的差异,为进一步解析SCN致病性差异形成的分子机制提供科学依据。     

青梗花椰菜和白梗花椰菜转录组分析

为探讨花椰菜花梗颜色的遗传基础,采用高通量测序技术(Illumina Hi Seq 4000)对青梗和白梗花椰菜进行转录组测序,共获得52 253 822个序列读取片段(reads),对测序的结果从头组装获得66 450个单基因(Unigene),N50为1 285 bp,平均长度为717.40 bp。转录物注释结果显示,45 390个基因有同源比对信息;21 060个基因无匹配序列信息,可能为花椰菜特异的基因序列。对所得差异基因(DEGS)进行不同数据库注释,GO注释到2 540个DEGS,分为细胞组分、分子功能及生物学过程3大类54个功能组;COG注释到的753个Unigene功能系统分为24类;以KEGG数据库为参考,将946个DEGS定位到119个代谢途径分支,注释到6个差异基因与类胡萝卜合成途径有关,9个DEGS与类黄酮生物合成途径有关,1个DEGS与叶绿素代谢相关,且与花椰菜的花梗颜色形成密切相关。16个差异基因通过qRT-PCR验证,结果与RNA-Seq测序结果一致。本研究结果进一步揭示花椰菜花梗颜色的形成机理,为花椰菜品种遗传改良奠定了一定的理论基础。     

大豆芽黄新突变体vl-1的光合特性与基因定位

为发掘大豆叶色新基因资源,探讨叶绿素合成及光合作用机理,本研究以南农99-6芽黄新突变体vl-1和野生型(WT)品种南农99-6为试验材料,分析突变体与野生型形态、叶绿体结构、色素含量及光合特性,并进行遗传和基因定位研究。结果表明,突变体vl-1幼叶呈黄色,其类胡萝卜素、总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量均极显著低于野生型,叶绿体内基质片层排列疏松且减少,原片层体居多;突变体vl-1成熟叶片的叶色转绿,其光合色素含量、叶净光合速率、气孔导度、蒸腾速率与野生型均无显著差异,但胞间CO2浓度显著低于野生型。突变体vl-1与2个正常叶色亲本杂交衍生遗传群体叶色分离比例分析表明,芽黄受1对隐性核基因控制。利用科丰1号×突变体vl-1 F2群体将芽黄基因vl1定位于第8号染色体顶端SSR标记BARCSOYSSR_08_0037和BARCSOYSSR_08_0073之间,物理距离为628 kb,该区段未见大豆叶色基因定位的报道,共包含76个预测基因。本研究结果为揭示大豆芽黄的遗传机制奠定了理论基础。     

拟南芥Psrp-4基因参与光合作用机制的研究

叶绿体核糖体是植物特有的细胞器之一,其主要功能是合成质体基因编码的蛋白质.已有研究表明在叶绿体核糖体内含有6个质体特有蛋白PSRP （plastid-specific ribosomal protein）,分别命名为PSRP1~PSRP6.然而,这些蛋白在叶绿体蛋白合成过程以及光合作用中的作用机制研究尚处初级阶段.在本研究中,为了阐明PSRP-4蛋白在叶绿体发育过程中的作用机制,我们利用Gateway系统构建了Psrp-4基因（At2g38140）的RNAi表达载体,转化野生型拟南芥后获得了Psrp-4基因表达量明显降低的psrp-4突变体.研究结果表明：psrp-4突变体比野生型生长略微缓慢,但叶片颜色与野生型差别不大,能够进行正常的光合作用.在高光胁迫条件下,测定psrp-4突变体光合化学效率,发现与野生型差异不明显;进一步的蛋白免疫印记实验证明Psrp-4基因表达量的降低对PSⅡ反应中心D1蛋白的周转也没有明显影响.因此,推测PSRP-4蛋白可能不是叶绿体蛋白合成以及光合作用的正常进行所必需的.     

大麦赤霉病抗性不同突变体的创制及其相关基因表达

为了快速创制大麦赤霉病抗性存在差异的加倍单倍体(DH)株系,采用单花滴注法和喷雾法对诱变结合小孢子培养的379份大麦DH株系和原始品种花30的赤霉病抗扩展性和抗侵染性进行评价,同时对获得的抗性突变体材料和花30进行赤霉菌诱导下的大麦病程相关基因非表达子(NPR1、NPR2、NPR3)、茉莉酸介导的植物防御的调控因子(JAV1)以及乙烯响应因子(ERF1)的基因表达分析。结果表明,通过连续2年大田人工接种鉴定,从中获得了5份抗扩展性和抗侵染性均优于花30的候选株系,9份抗扩展性和抗侵染性均劣于花30的候选株系;赤霉病抗性突变体A1-190与原始品种花30在上述基因表达上存在明显差异,推测这些基因的表达与其抗病性的变化相关。研究结果表明诱变结合小孢子培养可以创制的DH株系在大麦赤霉病抗性存在差异。本研究结果为大麦抗赤霉病基因定位克隆及分子育种奠定了材料基础。     

玉米叶色突变体研究进展

叶色突变体是研究玉米光合作用和光建成的宝贵材料,对于玉米叶色相关基因的克隆和功能分析,以及提高光合效率和玉米产量方面具有重要意义。简介了elm1淡绿叶突变体、elm2黄绿叶突变体、ygl-1黄绿叶突变体、vyl黄叶突变体、nec-t黄化类病变突变体这五个典型的叶色突变体,以及玉米叶色突变体诱变方法;根据玉米叶色突变体的研究现状及玉米突变体数据库,对23个已知的玉米突变体基因名、基因ID、性状描述及相关图片进行整理总结,并对其基因在染色体上的位置进行了标注。以图片和表格的形式归纳了玉米叶色突变形成机理研究成果。最后,提出问题并做了展望。     

毛叶苕子磷饥饿响应基因VvPHR1的克隆及功能研究

【目的】磷饥饿响应因子PHR (phosphate starvation response)在植物根系发育和磷养分吸收中起重要作用,本研究主要阐明毛叶苕子VvPHR1基因生物学功能,为培育磷高效型绿肥作物提供理论依据。【方法】通过转录组测序获得毛叶苕子VvPHR1基因序列。采用酵母单杂交方法验证VvPHR1基因的转录激活功能,构建其过表达载体,利用花粉管通道法分别遗传转化野生型和突变体(Atphr1)拟南芥,获得超量表达VvPHR1基因和突变体功能回补转基因材料。对正常磷(1 mmol/L Pi)和低磷(1μmol/L Pi)的培养基中生长30天的拟南芥取样,采用实时荧光定量PCR对野生型和转基因拟南芥中VvPHR1及下游磷转运基因的表达进行分析,并对转基因材料进行表型分析,测定其主根长、鲜重、总磷及无机磷(phosphate,Pi)含量。【结果】毛叶苕子转录组中有13个PHR基因,转录本129590、96227、120424与拟南芥的PHR1相似度最高,其中转录本120424在低磷诱导下表达量最高,将该转录本命名为VvPHR1基因。该基因cDNA全长1008 bp,编码335个氨基酸...     

高羊茅FaGI基因在拟南芥中异源表达及蛋白互作分析

为探究高羊茅FaGI基因的生物学功能,本研究利用酵母双杂交、双分子荧光互补和免疫共沉淀探究与FaGI互作的蛋白;通过农杆菌介导法将过表达载体p1300-FaGI遗传转化拟南芥,获得转FaGI基因拟南芥株系,以拟南芥野生型Col-0、过表达FaGI基因株系和gi突变体为材料进行转录组学测序并观察其开花表型。结果表明,利用酵母双杂交方法筛选出与FaGI互作的FaCO蛋白,并通过双分子荧光互补和免疫共沉淀证明了FaGI和FaCO在体内和体外存在互作关系;过表达FaGI基因拟南芥植株的开花时间比野生型Col-0提前约1.24 d;将FaGI-OE、gi与野生型比对,分别筛选出1 963和92个差异表达基因（DEGs）,与野生型植株相比,过表达FaGI基因株系的差异基因富集在与生长发育、光周期途径、激素合成和信号传导、碳代谢等相关生物过程和代谢通路。综上,FaGI影响光周期途径相关基因的表达,在长日照条件下过表达FaGI基因促进了拟南芥开花,同时该基因的功能具有多样性与复杂性,可作为高羊茅调控分子育种的目标基因。本研究结果为揭示FaGI基因的功能及其调控网络奠定了基础。     

温度胁迫对幼体大海马基因转录表达的影响

为探究大海马幼体在高温和低温胁迫条件下基因表达水平的变化规律,采用Illumina平台的PE150测序功能对大海马幼体肝脏进行了转录组测序。对照组、高温胁迫组和低温胁迫组测序数据组装后获得22 513个单基因簇(Unigene),N50为2 223 bp,平均长度为1 122.71 bp。与对照组相比,高温胁迫组共获得14 009个差异表达基因,其中5 543个差异表达基因上调,8 466个差异表达基因下调;低温胁迫组共获得20 030个差异基因,14 016个差异表达基因上调,6 014个差异表达基因下调。差异表达基因经KEGG数据库富集发现,高/低温胁迫均导致大海马体内抗氧化途径相关基因表达(HSP70、HSP90、SOD等)发生显著改变;另外,高温胁迫还造成大海马免疫系统相关基因(PIK3R、Akt、IL-10、TLR等)以及细胞凋亡相关基因(CYCS、CASP9、CASP3等)表达显著改变;低温胁迫造成DNA损伤修复(MSH、DDB2、XRCC2、RAD52、Ogg1、PMS2等)、脂肪酸代谢(StARD7、ApoA4、CYP51、Fadsd6等)和细胞凋亡(P21、P53、BAX等)相关基因显著上调。选择HSP70、Fadsd 6与IL-10等13个差异基因验证,RT-qPCR结果与RNA-Seq测序结果基本一致。本研究结果为深入探究大海马温度应激的调控机制奠定了一定的理论基础,而且有助于预防极端温度对大海马造成损伤。     

水稻白化转绿突变体albg的鉴定和基因精细定位

为丰富水稻白化转绿突变体的基因资源,利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变粳稻品种日本晴,获得一个白化转绿突变体,命名为albg。albg在三叶期前,未完全展开叶片时出现白化现象,待叶片完全展开之后逐渐转绿,三叶期以后新出叶片均无白化现象,至六叶期所有叶片恢复绿色。与野生型植株相比,突变体albg的结实率和株高显著降低,每穗总粒数也有减少,而千粒重和有效分蘖数在野生型和突变体albg之间无显著差异。突变体albg的叶色变化与叶绿素含量和叶绿体发育有关,并受一对隐性基因控制。利用图位克隆技术,将该基因定位于水稻3号染色体上In Del标记3G5和3G3之间,2个标记间相距约163.1 kb,该区间共有28个候选基因,其中Os03g0597200基因编码一个三角五肽(PPR)蛋白。序列分析表明,该基因从ATG开始第1 387位发生了一个碱基G的插入,推测其可能为目的基因。本研究结果为水稻育种提供了应用理论依据。     

LRR-RLKs亚家族基因RLK6在拟南芥开花过程中的作用

为研究LRR-RLKs亚家族基因RLK6(AT2G26730)在拟南芥生长发育过程中的作用,本研究构建了植物过表达载体p Super1300-RLK6,获得5个过表达突变体,其中2个独立株系(OE8,OE9)用于表型分析。通过对野生型(WT)、RLK6基因缺失突变体(rlk6-2、rlk6-3和rlk6-6)、过表达株系OE8和OE9生长发育过程的详细观察和分析发现,RLK6基因缺失突变体在整个生长发育过程中的表型与WT差异不明显,而过表达株系OE8和OE9比WT开花早。此外,利用实时定量PCR(qRT-PCR)检测各基因型植株中开花相关基因的表达情况,结果表明,相对于WT,OE8和OE9中的开花促进基因CO、SOC1和LFY的表达量显著升高,而开花抑制基因FLC的表达量显著下降。研究结果说明RLK6过表达促进了拟南芥的开花,这为后续深入研究RLK6的作用机制奠定了基础。     

甜瓜雄性不育两用系转录组分析与抗氧化酶活性研究

甜瓜(Cucumis melo)主要在世界温带到热带地区栽培。为从转录组水平上挖掘甜瓜雄性不育的发生过程与超氧代谢和相关氧化酶活性的相关性,本研究利用雄性不育两用系对甜瓜可育株与不育株5mm的花蕾雄蕊进行转录组测序,筛选氧化酶相关差异表达基因。此外,本研究在花蕾雄蕊5 mm时期对其进行qRT-PCR分析以鉴定差异基因表达量,并对雄性不育株与可育株的花蕾酶活性进行测定。结果显示,转录组测序共有1 364个差异基因表达,其中表达上调的基因共有834个,表达下调的基因共有530个。根据相同或相似的表达模式对上述筛选得到的差异表达基因进行聚类分析,共将这些差异表达基因分为28类,其中第8类中有18个差异表达基因,这些基因参与超氧代谢途径相关性极其显著(P0.001)。对差异表达基因进行基因本体论(Gene Ontology,GO)功能分析显示,共有1 118个基因归属于生物合成、分子功能和细胞组分3大分支,过氧化氢酶参与的催化过程中有576个差异表达基因,其中17个基因差异表达极显著。京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)注释结果显示,与氧化还原酶相关的差异基因为10个,其中9个为过氧化物酶同源基因,1个为过氧化氢酶相关表达基因。在苯丙素的生物合成途径中,与过氧化物酶相关基因MELO3C012183在雄性不育株与雄性可育株相比基因表达显著上调,过氧化物酶相关基因MELO3C014656表达显著下调。在色氨酸代谢途径中,与过氧化氢酶同工酶相关基因MELO3C017024在雄性不育株与雄性可育株相比基因表达显著上调。qRT-PCR验证表明,与过氧化物酶(peroxidase,POD)相关基因peroxidase 2-like precursor和peroxidase 11表达量可育株都低于不育株,而过氧化氢酶(cata-lase,CAT)相关表达基因catalase isozyme1-like表达量可育株高于不育株,而雄性不育株中POD和CAT酶活性均高于可育株。研究结果表明,过氧化物酶POD和过氧化氢酶CAT活性在不育株系中的差异表达是由植物自我保护激发诱导产生,氧自由基的积累使不育株系的膜脂过氧化水平异常升高,此现象有可能对小孢子发育造成伤害,从而导致花粉败育。本研究为甜瓜花粉发生败育的内在原因和作用机理提供了一定的科学依据。