基于RNA-seq技术的青藏高原不同海拔水毛茛转录组测序及基因表达分析

以青藏高原不同海拔7个居群的水毛茛(Batrachium bungei(Steud.)L.Liou)为材料,对其进行转录组测序及基因表达分析,研究它们在极端环境下基因表达方面的适应性。结果显示,7个居群内样本间的基因表达具有较高的相似性。差异基因富集分析结果发现苯丙烷生物合成相关基因在5个差异组中均呈显著富集;此外类黄酮、类胡萝卜素、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的生物合成以及激素的信号转导、MAPK信号通路、植物与病原菌互作等相关基因大多被显著富集。与低海拔居群相比,参与类黄酮生物合成通路的相关基因(HHT1、HCT、F3′H、CHS、CYP73A、CCOAOMT5、CYP98A)在高海拔居群中均显著上调表达。研究结果表明水毛茛主要通过多途径的参与及关键基因的调控表达来适应青藏高原的高海拔环境。

青藏高原水毛茛基于转录组测序的SSR和SNP特征分析

通过Illumina HiSeq高通量测序平台,基于RNA-Seq测序技术,利用MISA及GATK分析方法探究青藏高原生境下水毛茛转录本中SSR和SNP位点信息。结果共得到297224条Unigenes,0~2000 bp长度范围的序列占总序列的97.40%。共搜索到26086个SSR位点,SSR的分布频率为8.78%,分布密度为1/12.8 kb。50%的SSR长度在10~14 bp,只有1%的SSR的长度超过100 bp。水毛茛SSR中主要重复类型为单核苷酸重复,占54.70%;其次为三核苷酸重复,占24.71%。单核苷酸重复类型中,A/T类型占96.52%;三核苷酸重复类型共有10种,最多的是AAG/CTT,占22.17%。水毛茛转录组中SSR单元重复次数大于5时,SSR的基元以单核苷酸为主;当重复次数小于5时,三核苷酸是主要的重复基元。成功搜索到8712752个SNP位点,SNP的分布密度为1/38 bp。SNP类型统计中纯合型SNP是杂合型SNP的3倍。SNP位点统计中,转换类型占64.4%,颠换类型占35.6%,SNP变异类型以转换类型为主。SNP测序深度统计发现在≤30范围内,SNP数目最多,占53.84%;其次在31~100范围内,占32.8%;在401~500范围内最少,仅占0.04%;当测序深度大于500时,SNP个数为0。研究结果为青藏高原水毛茛保护、繁育、遗传多样性及其适应青藏高原极端环境的分子机制研究等工作提供科学基础。

水毛茛组织培养研究

以水毛茛带腋芽茎段为外植体进行离体培养研究。结果表明:带腋芽茎段在6-BA1.0mg/L+IBA 0.1mg/L激素配比下能直接诱导出大量生长健壮的丛生芽,诱导率达66.7%。最佳生根培养基为1/2MS+IBA 2.0mg/L,生根率达72.0%。对培养方式和培养温度研究得出,液体培养比固体培养更有利于丛芽的诱导和生长,较适合的培养温度为25℃。生根苗练苗3 d后,移入自来水中,成活率达63.3%。