核桃JrGA20ox1基因表达砧木对野生型接穗的功效性状调控

目的:本研究建立了基于核桃赤霉素氧化酶基因JrGA20ox1 表达砧木的微型嫁接体系,探究了JrGA20ox1 基因表达砧木对野生型接穗的调控机理,为果树砧穗信号调控机理研究提供技术平台。方法:本研究建立了基于核桃赤霉素氧化酶基因 JrGA20ox1 表达砧木的微型嫁接体系,分别以核桃 JrGA20ox1-OE、JrGA20ox1-RNAi和野生型植株为砧木,核桃野生型植株为接穗进行嫁接,待嫁接单元愈合完全后对接穗进行株高、节间长、气孔形态等表型观察和转录组测序,并利用荧光定量PCR(qRT-PCR)测定差异基因的表达量,同时结合转录组信息进行验证。结果:1)砧木 JrGA20ox1 基因表达调控野生型接穗的气孔开度。WT/OE野生型接穗气孔开度显著高于WT/WT,WT/RNAi野生型接穗气孔开度显著低于WT/WT.2)砧木JrGA20ox1 基因表达调控野生型接穗的生长。在嫁接单元愈合后继续培养 90d,WT/OE野生型接穗顶芽萌发时间、野生型接穗高度及节间长均显著高于WT/WT,WT/RNAi野生型接穗顶芽萌发时间、野生型接穗高度及节间长均显著低于 WT/WT.3)砧木 JrGA20ox1 基因表达调控野生型接穗的基因表达。WT/WT、WT/OE、WT/RNAi三种砧木野生型接穗转录组测序,采用DESeq2 对基因表达进行差异分析,筛选出WT/OE与WT/WT显著差异表达基因共 2818 个,其中显著上调基因 1285 个,显著下调基因 1533个;WT/RNAi与WT/WT显著差异表达基因共 7012 个,其中显著上调基因 4408 个,显著下调基因 2604;KEGG富集分析显示,WT/OE vs WT/WT和WT/RNAi vs WT/WT均在苯丙烷生物合成、α-亚麻酸代谢、氨基糖和核苷酸糖代谢和淀粉和蔗糖代谢等途径显著富集;进一步分析发现在 WT/OE 野生型接穗下调,而在WT/RNAi野生型接穗上调的基因共鉴定出 325 个;在WT/OE野生型接穗上调,而在WT/RNAi野生型接穗下调的基因共鉴定出 286 个。qRT-PCR与转录组测序结果在基因表达量差异倍数上存在偏差,但整体趋势一致,可以证明转录组结果的可靠准确。结论:砧木JrGA20ox1 基因表达调控野生型接穗多条通路的基因表达,进而影响野生型接穗的生长。