【摘要】：牡丹(Paeonia suffruticosa)為芍藥科芍藥屬多年生灌木,是中國最重要的觀賞花卉之一,也是世界名花。目前全世界栽培有2000多個形態(tài)各異、色彩豐富的品種,其中約1200個栽培牡丹品種,存在雄蕊瓣化現(xiàn)象,所占比例高達60%,因此雄蕊瓣化是牡丹花型豐富、奇特的主要原因。研究牡丹雄蕊瓣化機制,對于栽培牡丹和其他觀賞植物重瓣花型品種選育以及生產(chǎn)實踐有指導(dǎo)意義。本研究以傳統(tǒng)牡丹栽培品種'二喬'、'烏龍'、'玉樓春'為研究對象,對顯蕾期花瓣、瓣化雄蕊、雄蕊和露色期花瓣進行了轉(zhuǎn)錄組研究,初步解析了栽培牡丹雄蕊瓣化的機制以及花器官形成機制;并對牡丹花器官形成具有決定作用的MADS-box基因家族進行了進化分析。主要結(jié)果如下:1.轉(zhuǎn)錄組測序。通過二代Illumina Hiseq測序平臺對'二喬'、'烏龍'、'玉樓春'三個栽培品種顯蕾期花瓣、瓣化雄蕊、雄蕊和露色期花瓣共12個樣品進行了深度轉(zhuǎn)錄組測序,測得原始數(shù)據(jù)136.61Gb,有效數(shù)據(jù)118.68Gb。組裝去冗余得到177312 個 Unigene,平均長度為 1038bp,N50 為 1664bp。最終有 102577(57.85%)個 Unigene在NR、NT、Swissprot、COG、KEGG、GO、Interpro 七大數(shù)據(jù)庫得到功能注釋,根據(jù)注釋結(jié)果共檢測出95152個CDS。2.比較轉(zhuǎn)錄組分析。采用EBSeq法分析顯蕾期各部分組織差異表達基因表明:花瓣和雄蕊差異表達基因2423個上調(diào)表達1181(48.74%)個,下調(diào)表達1242個(51.26%)個;花瓣和瓣化雄蕊差異表達基因601個(上調(diào)436個,下調(diào)165個);瓣化雄蕊和雄蕊差異表達基因451個(上調(diào)364個,下調(diào)87個),通過GO和KEGG富集分析,共篩選出與雄蕊瓣化相關(guān)的6個下調(diào)表達的MADS-box基因,即:控制花瓣形成的AGL6基因和3個AP1基因,調(diào)控花瓣和雄蕊的AP3基因以及調(diào)控各輪花器官形成的SEP基因。3.基因表達量分析。運用Unigene的FPKM值和NR注釋結(jié)果,對ABC(D)E花發(fā)育涉及的基因表達量分析表明:A類基因(AP1和AP2)在花瓣中表達量高于瓣化雄蕊,在雄蕊中表達量極低,參與花瓣和瓣化雄蕊器官身份決定的調(diào)控;B類基因(AP3和PI)在各部分組織中高表達,調(diào)控花瓣、瓣化雄蕊和雄蕊的形成;C類基因(AG和SHP)在雄蕊中表達量最高,在瓣化雄蕊中表達量減半,在花瓣中幾乎不表達,調(diào)控瓣化雄蕊和雄蕊的形成;E類基因(SEP)在各部分組織中均表達,調(diào)控各輪花器官的形成。因此栽培牡丹雄蕊瓣化可能是由于C類基因(AG和SHP)表達受到抑制,B類基因(AP3和PI)高表達造成的,同時需要A類基因(AP1和AP2)和E類基因(SEP)共同調(diào)控。4.牡丹MADS-box基因家族進化分析。采用HMMER research的方法鑒定到75條MADS-box Unigene序列,與擬南芥共同構(gòu)建Maximum likehood樹,根據(jù)同源功能注釋和系統(tǒng)進化分析表明:牡丹Ⅰ型分為Mα、Mβ、Mγ和Mδ 4個亞家族,共24條Unigene序列。牡丹Ⅱ型可分為12個亞家族,共51條Unigene序列。得到ABC(D)E花發(fā)育同源異型基因44個,其中38個為MADS-box基因,6個為AP2基因。本研究利用轉(zhuǎn)錄組技術(shù)進行栽培牡丹雄蕊瓣化研究。構(gòu)建了高質(zhì)量的轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)庫,獲得了候選差異表達基因,并在栽培牡丹MADS-box基因家族進化研究的基礎(chǔ)上,對ABC(D)E花發(fā)育模型涉及到的花器官發(fā)育相關(guān)基因進行分析,初步推測栽培牡丹雄蕊瓣化是由于AG(AGAMOUS)基因表達受到抑制,引起PI基因高表達造成的。并提出了栽培牡丹雄蕊瓣化的調(diào)控模型,為觀賞植物重瓣花型的形成機制提供理論參考。
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S685.11
【圖文】：

官發(fā)育的ＡＢＣＤＥ模型和四因子模型（Ｚａｈｎｅｔａｌ．，２ｈｅ邋ＡＢＣＤＥ邋ｍｏｄｅｌ邋ａｎｄ邋ｑｕａｒｔｅｔ邋ｏｆ邋ｆｌｏｗｅｒ邋ｏｒｇａｎ邋ｄｅｖｅｌｏｐｍ官發(fā)育的分子機制研究進展逡逑的分子研[傊饕性誆荼灸Ｊ街參錟餑轄嫠荊

本文編號：2791564