含热带种质玉米自交系ZOL-1胚乳发育的转录组研究

【目的】研究含热带种质玉米自交系胚乳发育分子机制及相关调控网络。【方法】通过高通量RNA-seq测序技术,对热带血缘玉米自交系ZOL-1在授粉后5、10、15、20、25、30 d 6个时期的胚乳转录组进行比较,得到的差异表达基因进行KEGG与GO功能注释,并对FPKM平均值大于1的基因进行时间序列分析。【结果】玉米自交系ZOL-1胚乳发育在授粉后25~30 d时籽粒长、宽、厚增长速率最快,增长率分别达到15.9%、16.1%和10.2%。经过转录组测序和同参考基因组比对,过滤后reads占比至少为83.99%,测序质量和组装效果均较好。按照连续比较系统方法,在10 d_VS_5 d、15 d_VS_10 d、20 d_VS_15 d、25 d_VS_20 d和30 d_VS_25 d分别检测到7129、5252、4254、775和312个差异表达基因。GO功能注释表明,差异表达基因主要分布于细胞分化过程、代谢过程、催化活性和细胞器等条目中。KEGG功能富集分析显示,差异表达基因主要富集在能量代谢、碳水化合物代谢、碳代谢、氨基酸代谢、信号转导等与胚乳发育相关的通路。通过对FPKM平均值大于1的基因进行时间序列分析,19554个基因共划分为10个Clusters,并在Cluster 7鉴定出8个淀粉合成酶相关基因,它们的表达量在授粉后15 d时开始显著提升,此后保持较高表达水平。【结论】玉米自交系胚乳发育可能主要受下调基因表达调控,在授粉后15 d前后胚乳的发育模式发生变化,转录组有重新编程的迹象,同时挖掘到玉米淀粉生物合成相关基因8个,有利于研究胚乳发育的分子调控机理。