乌桕花芽转录组测序分析及花发育调控机制研究

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1、中国科学技术大学博士学位论又乌桕花芽转录组测序分析及花发育调控机制研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：吴影j＼，≯jy生物物理吴丽芳研究员二O一五年十月十日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor’SdegreeFloralBudTranscriptomeAnalysisandResearchonFloralDevelopmentRegulationMechanismofSapiumsebiferumAuthor’SName"speciality：^-Supervisor：

2、”o●'’Plnlslaedtlme：YingWubiophysicsProf．LifangWuOctober10no，2015中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印

3、件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。

4、9公开口保密(——年)作者签名：签字日期：驰f篁!fl，五导师签名：皴摘要乌桕属大戟科落叶乔木，为中国特有的经济树种，已有1400多年的栽培历史。兼具药用、观赏、工业油料等用途，经济价值高。但乌桕幼年期较长，许多性状要在成年期才表现出来，很大程度上限制了乌桕遗传育种及其相关研究工作进展。因此，促进乌桕提早开花，缩短其幼年期，对

5、加速该树种的遗传改良周期具有积极作用。论文首次对乌桕花器官发育进程进行解剖观测，利用illumina技术平台对乌桕花芽进行高通量转录组测序，对花发育过程中相关关键基因和代谢调控通路进行生物信息学分析；然后利用测序信息克隆了乌桕开花相关基因SsLFY和MADS．box(SsAPl、SsTFL、SsAP2、SsCO、SsFUL)等关键基因；同时在转录水平和蛋白水平对环境胁迫诱导的乌桕早花材料进行了分析；并建立了乌桕功能基因VIGS鉴定体系，获得了一系列开创性的研究结果。丰富了乌桕花发育的生物学理论，为进一步研究乌桕开花调控机制和开发利用提供了重要的科学依据。本研究的

6、主要结论如下：1．乌桕花发育解剖学研究采用石蜡切片法对乌桕花发育显微结构进行观察，根据显微结构特征将乌桕花的形态分化划分为5个时期：花序原基分化期、雄花小花原基分化期、雄花花粉分化期及雌花原基分化期、雄花花粉成熟及雌蕊分化期、雌花子房形成期。根据形态观察对乌桕花发育阶段进行了重新划分，分成6个阶段：花序芽膨大、花序出现、花序继续伸长、雄花部分开放同时底部雌花芽膨大、雄花完全开放伴随雌花芽出现、雌花完全开放。2．乌桕花芽转录组测序分析应用HiSeq2500平台对乌桕花芽进行转录组测序，测序数据共产生碱基数约合6．47G，总共进行了64，663，388次读数，总共产

7、生149，342条Unigene，平均长度为635bp，其中长度在lkb以Unigenes有67，577条，占Unigene库总数的45．25％。对样本转录组测序数据进行了GO注释分类和KEGG代谢通路分析，获得Unigenes的注释信息，总注释的Unigenes为129，434个。在所有的Unigene中，有70个基因的FPKM值超过6000，表明在花序中高表达。借助隐式马尔可夫模型对乌桕MADSbox基因进行了鉴定并构建了系统发育树，乌桕的MADSbox可以整合到拟南芥的MADSbox进化枝中，发现乌桕中有24个基因可确认为II型(MIKC)MADS．box

8、基因，其余14个可分别归类到Ms、Mr、M6和AGL33类型的MADS．box基因中。然后对乌桕花发育调控通路、脂肪酸合成代谢通路、环境胁迫基因调控网络进行了预测。3．乌桕花发育相关基因的克摘要目前，基于模式植物拟南芥花发育关键基因的研究结果，木本植物中，如柑橘、葡萄、杨树、苹果、核桃等很多开花调控基因也已被分离出来，但Genbank上未见乌桕花发育基因的序列，更没有对其功能和表达特性研究的报道。本文以葡萄桕为材料，借助乌桕花转录组数据筛选出花发育的候选基因，利用RACE技术克隆并验证筛选出的候选基因序列(如TFLl、LFY、APl、CO、AP2、FUL等)，利

9、用半定量RT-PCR分析