基于测序及近缘种间比较分析滴水珠叶绿体基因组特征

为确认滴水珠叶绿体基因组的大小、特征及与近缘种的关系,本研究对滴水珠叶绿体基因组进行测序和拼接。发现其总长为164850 bp,GC含量为36.5%;具有典型的环状四分区结构,包括一个大单拷贝区(LSC,89964 bp)、一个小单拷贝区(SSC,25120 bp)和一对反向重复序列(IRs,24883 bp);共注释到113个特异基因,包括79个蛋白编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因;共检测到331个SSR位点,且大多位点均具有A/T碱基偏好性。经叶绿体基因组序列比对发现,7个天南星科物种在叶绿体基因组结构、基因顺序和基因含量等均具有高度保守性。IR区边界扩张与收缩分析发现,滴水珠叶绿体基因组只含有一个单拷贝的trnN-GUU基因,其IR区较其他物种发生了收缩。系统发育分析发现,半夏属形成一个单系,且滴水珠的分枝长度比其他两个物种长。本研究提供了天南星科植物的叶绿体基因组序列信息,且发现相对于半夏属的其他物种滴水珠可能具有特殊的进化历史。

半夏珠芽发育相关PteAUX1基因的克隆与表达分析

生长素在中药植物半夏的珠芽发育中可能具有重要调节作用,但生长素调控珠芽发育的分子机制尚不清楚。本研究利用半夏及近缘植物滴水珠的RNA-seq结果筛选珠芽发育过程中影响内源生长素浓度的共差异表达基因,对筛选序列RACE克隆获得全长CDS或测序验证后进行序列分析,通过定量PCR对该基因在半夏珠芽发育过程中的时空表达特性进行分析。研究结果表明,珠芽发生过程中生长素合成、失活和运输环节都有差异表达基因,2个物种珠芽发生过程中共差异表达生长素输入蛋白AUX1/LAX家族成员(PteAUX1和PcoLAX2);序列分析发现编码蛋白二级结构都具有11个跨膜结构域,功能相关重要位点保守;PteAUX1在半夏叶柄的珠芽发生部位上/下随珠芽发生而差异表达。上述结果表明生长素输入蛋白AUX1/LAX家族成员在半夏叶柄珠芽发生部位上/下不同时期的差异表达可能导致该部位的内源生长素积累从而调节珠芽的发生。研究结果可为进一步探讨半夏珠芽发育调节的信号转导途径提供理论基础。

生长素参与淡黄花百合珠芽发育调节

百合是一类重要的经济/观赏植物,包含百合属的多个物种或杂交品种。珠芽繁殖是多种百合的重要营养繁殖途径,但其发育的分子机制少有研究。本研究利用转录组测序技术对来自淡黄花百合(Lilium sulphureum) 5个部位的混合样本进行测序获得6.64 Gb数据,组装得到51 450个Unigene,32 784个Unigene在NR等功能数据库中得到注释(其中487个与生长素代谢及信号转导相关基因同源)。利用表达谱测序技术分别对5个组织样品进行测序共得到46 897个Unigene,其中337个与生长素代谢及信号转导相关基因同源的Unigene在珠芽源器官、发育早期或后期珠芽之间差异表达。结果表明淡黄花百合珠芽发育早期依赖于活跃运输、低失活及逐渐增强的自主合成提高内部生长素含量,后期伴随珠芽内生长点分化形成其自主合成和失活代谢变得更加活跃;生长素浓度的变化引起大量信号转导相关基因表达量发生变化从而调节珠芽的发育。本研究结果为进一步探究生长素在珠芽发育过程中的调节作用提供了依据。