独行菜种子转录组及低温萌发表达谱分析

独行菜(Lepidium apetalum Willd.)为十字花科独行菜属植物,分布广泛,对温度适应范围较宽。我国新疆北部的独行菜能耐受早春低温进行萌发及生长,具有典型的早春短命植物特征。低温影响植物种群分布和增长,对植物萌发的影响至关重要。探索植物种子低温萌发的分子机制,对基础理论研究和解决生产实际问题有重要意义。前期研究发现,独行菜种子的低温萌发存在低温停滞现象,经短时间较高温度处理能打破停滞。但较高温度处理打破其低温萌发停滞的调控机制不清。本研究采用高通量测序技术,首先对独行菜种子的转录组(RNA-Seq)进行测序及分析,其次对独行菜低温萌发停滞前后的样本进行数字基因表达谱(DGE)测序及分析。具体结果如下:(1)采用Illumina HiseqTM 2000高通量测序平台对独行菜种子转录组进行测序,经de novo组装后获得40303个unigenes。通过与七大公共数据库比对,共27925个nigene得到功能注释。利用软件对独行菜种子的转录组进行SSR和SNP位点多态性分析,共检测到6304个SSR位点和127274个SNP位点。(2)根据独行菜种子转录组中基因的功能注释,得到了1089个转录因子的同源序列,分为26个家族;并发现与独行菜种子次生物质的合成和代谢相关的534个基因。(3)通过比较低温萌发停滞前与解除低温萌发停滞后独行菜种子表达谱,获得了2108个差异表达的基因。差异基因的主要富集在转录调控,核糖代谢及合成,萜类化合物合成和植物激素信号转导等相关过程。(4)克隆获得打破低温萌发停滞后显著上调的转录因子LaAP2、LaDREB、LaBBX基因。利用荧光定量技术发现:LaAP2的表达量在打破低温萌发停滞的种子中上调,可能与独行菜种子打破低温萌发停滞相关。本研究获得了独行菜种子转录组及低温萌发表达谱的测序信息,获得了与独行菜种子低温萌发停滞相关的3个转录因子。丰富了独行菜转录组学和转录因子的研究内容,为揭示独行菜种子萌发打破低温萌发停滞的调控机制奠定了基础。