烏桕花芽轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析及花發(fā)育調(diào)控機(jī)制研究

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1、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論又烏桕花芽轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析及花發(fā)育調(diào)控機(jī)制研究作者姓名：學(xué)科專(zhuān)業(yè)：導(dǎo)師姓名：完成時(shí)間：吳影j＼，≯jy生物物理吳麗芳研究員二O一五年十月十日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor’SdegreeFloralBudTranscriptomeAnalysisandResearchonFloralDevelopmentRegulationMechanismofSapiumsebiferumAuthor’SName"speciality：^-Supervisor：

2、”o●'’Plnlslaedtlme：YingWubiophysicsProf．LifangWuOctober10no，2015中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。除已特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含任何他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明。作者簽名：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明作為申請(qǐng)學(xué)位的條件之一，學(xué)位論文著作權(quán)擁有者授權(quán)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)擁有學(xué)位論文的部分使用權(quán)，即：學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印

3、件和電子版，允許論文被查閱和借閱，可以將學(xué)位論文編入《中國(guó)學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》等有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。本人提交的電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。保密的學(xué)位論文在解密后也遵守此規(guī)定。

4、9公開(kāi)口保密(——年)作者簽名：簽字日期：馳f篁!fl，五導(dǎo)師簽名：皴摘要烏桕屬大戟科落葉喬木，為中國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，已有1400多年的栽培歷史。兼具藥用、觀賞、工業(yè)油料等用途，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。但烏桕幼年期較長(zhǎng)，許多性狀要在成年期才表現(xiàn)出來(lái)，很大程度上限制了烏桕遺傳育種及其相關(guān)研究工作進(jìn)展。因此，促進(jìn)烏桕提早開(kāi)花，縮短其幼年期，對(duì)

5、加速該樹(shù)種的遺傳改良周期具有積極作用。論文首次對(duì)烏桕花器官發(fā)育進(jìn)程進(jìn)行解剖觀測(cè)，利用illumina技術(shù)平臺(tái)對(duì)烏桕花芽進(jìn)行高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，對(duì)花發(fā)育過(guò)程中相關(guān)關(guān)鍵基因和代謝調(diào)控通路進(jìn)行生物信息學(xué)分析；然后利用測(cè)序信息克隆了烏桕開(kāi)花相關(guān)基因SsLFY和MADS．box(SsAPl、SsTFL、SsAP2、SsCO、SsFUL)等關(guān)鍵基因；同時(shí)在轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平對(duì)環(huán)境脅迫誘導(dǎo)的烏桕早花材料進(jìn)行了分析；并建立了烏桕功能基因VIGS鑒定體系，獲得了一系列開(kāi)創(chuàng)性的研究結(jié)果。豐富了烏桕花發(fā)育的生物學(xué)理論，為進(jìn)一步研究烏桕開(kāi)花調(diào)控機(jī)制和開(kāi)發(fā)利用提供了重要的科學(xué)依據(jù)。本研究的

6、主要結(jié)論如下：1．烏桕花發(fā)育解剖學(xué)研究采用石蠟切片法對(duì)烏桕花發(fā)育顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，根據(jù)顯微結(jié)構(gòu)特征將烏桕花的形態(tài)分化劃分為5個(gè)時(shí)期：花序原基分化期、雄花小花原基分化期、雄花花粉分化期及雌花原基分化期、雄花花粉成熟及雌蕊分化期、雌花子房形成期。根據(jù)形態(tài)觀察對(duì)烏桕花發(fā)育階段進(jìn)行了重新劃分，分成6個(gè)階段：花序芽膨大、花序出現(xiàn)、花序繼續(xù)伸長(zhǎng)、雄花部分開(kāi)放同時(shí)底部雌花芽膨大、雄花完全開(kāi)放伴隨雌花芽出現(xiàn)、雌花完全開(kāi)放。2．烏桕花芽轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析應(yīng)用HiSeq2500平臺(tái)對(duì)烏桕花芽進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，測(cè)序數(shù)據(jù)共產(chǎn)生堿基數(shù)約合6．47G，總共進(jìn)行了64，663，388次讀數(shù)，總共產(chǎn)

7、生149，342條Unigene，平均長(zhǎng)度為635bp，其中長(zhǎng)度在lkb以Unigenes有67，577條，占Unigene庫(kù)總數(shù)的45．25％。對(duì)樣本轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行了GO注釋分類(lèi)和KEGG代謝通路分析，獲得Unigenes的注釋信息，總注釋的Unigenes為129，434個(gè)。在所有的Unigene中，有70個(gè)基因的FPKM值超過(guò)6000，表明在花序中高表達(dá)。借助隱式馬爾可夫模型對(duì)烏桕MADSbox基因進(jìn)行了鑒定并構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，烏桕的MADSbox可以整合到擬南芥的MADSbox進(jìn)化枝中，發(fā)現(xiàn)烏桕中有24個(gè)基因可確認(rèn)為II型(MIKC)MADS．box

8、基因，其余14個(gè)可分別歸類(lèi)到Ms、Mr、M6和AGL33類(lèi)型的MADS．box基因中。然后對(duì)烏桕花發(fā)育調(diào)控通路、脂肪酸合成代謝通路、環(huán)境脅迫基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。3．烏桕花發(fā)育相關(guān)基因的克摘要目前，基于模式植物擬南芥花發(fā)育關(guān)鍵基因的研究結(jié)果，木本植物中，如柑橘、葡萄、楊樹(shù)、蘋(píng)果、核桃等很多開(kāi)花調(diào)控基因也已被分離出來(lái)，但Genbank上未見(jiàn)烏桕花發(fā)育基因的序列，更沒(méi)有對(duì)其功能和表達(dá)特性研究的報(bào)道。本文以葡萄桕為材料，借助烏桕花轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)篩選出花發(fā)育的候選基因，利用RACE技術(shù)克隆并驗(yàn)證篩選出的候選基因序列(如TFLl、LFY、APl、CO、AP2、FUL等)，利

9、用半定量RT-PCR分析