番木瓜两性株高温条件下花性转变的转录组分析

[目的]探索番木瓜两性株高温条件下花性转变的分子机制,筛选花性调控相关基因,为培育耐高温番木瓜新品种提供理论依据.[方法]以在高温环境(39～40℃)下采集的番木瓜两性株的雄花(雌蕊退化)和两性花(完全花)为试验材料,利用高效液相色谱法测定两者内源激素含量,利用RNA-seq技术分析两者间的差异表达基因,并通过qRT-PCR进行验证,用Plant CARE在线软件分析花发育相关基因启动子顺式元件.[结果]两性花乙烯合成前体1-氨基环丙烷羧酸(ACC)、吲哚-3-乙酸(IAA)、反式玉米素(tZ)、水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)含量显著高于雄花,两者脱落酸(ABA)和赤霉素A3(GA3)含量无显著差异.从转录组数据中共获得27793个表达基因,筛选到517个差异表达基因(DEG),其中214个基因在雄花中上调表达,303个基因下调表达.这些差异表达基因主要富集到转录与调控、植物激素响应与信号转导、细胞分化与器官生长调控、质膜组分、氧化应激等GO条目和植物激素信号转导、植物-病原体相互作用、促丝裂原活化蛋白激酶信号通路等KEGG通路上.通过基因功能注释,筛选到70个植物激素信号转导、响应、生物合成及代谢相关差异表达基因,其中52个基因在雄花中下调表达,18个基因上调表达.鉴定到ANT、ANT2、CIB1、HHO5、ZIP21、SAP等6个花发育相关差异表达基因,均在雄花中下调表达,其中SAP基因在两性花中特异表达.除ANT2未查找到相应启动子序列外,ANT、CIB1、HHO5、SAP、ZIP21启动子含植物激素和逆境相关顺式作用元件.选取17个花发育和植物激素相关差异表达基因进行qRT-PCR分析,结果与转录组数据一致.[结论]番木瓜两性株在高温条件下花性转变可能与花芽ACC、IAA、tZ、SA、JA含量下降及ANT、ANT2、CIB1、HHO5、SAP基因下调表达有关.