杉木生长性状的杂种优势转录组分析

[目的]研究杉木杂种F1的基因表达模式,从基因表达水平揭示杂种优势形成分子机理,为杉木杂种深度开发利用提供参考依据.[方法]采用Illumina HiSeq4000高通量测序技术对不同生长势的杉木杂种(龙15×1339) HF1(3个超亲杂种)、LF2(3个低亲杂种)及其亲本进行转录组测序和差异比较.利用无参转录组分析,先将测序reads进行de novo拼接,组装获得unigenes和transcripts,然后进行功能注释、差异表达等项目分析.[结果]12个样本,转录组测序共产生Clean reads5.8E+08条,总拼接长度49 803 726 pb,BLASTX分析,比对结果产生80 171个基因.韦恩图揭示基因在上下代间的传递模式有5种:(1)双亲可表达但杂种中不表达(双亲共沉默型);(2)只在双亲之一中表达,不在杂种中表达(亲本特异表达型);(3)只在杂种中表达,不在双亲中表达(杂种特异表达型);(4)在杂种和一个亲本中表达(单亲表达一致型);(5)在双亲和杂种中都表达.在HF1VSP1比较组中,筛选出236个不同差异表达的基因;在HF1VSP2比较组中,筛选出505个差异表达基因.在LF2VSP1中,筛选出1 483个差异表达基因;在LF2VSP2中筛选出了2 335个差异表达基因.从亲代和子代不同样本组间,各挑选出100个左右差异表达极显著的基因,采用其表达量进行热聚类分析,得到不同的聚类块,聚类块内的基因表达量在父母本间是互补的,说明杉木杂种优势分子机理是超显性;聚类块有大小之别,则说明杉木有些性状是寡基因控制,有些性状是多基因控制;杉木生长的超亲优势是龙15中下调而在超亲子代中上调的这14个基因决定的.[结论]杉木杂种优势的分子机理是超显性,杉木超亲杂种高生产力与14个上调基因有关,环境显著刺激了这14个基因的上调表达,从而促进生长优势的产生.