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基于转录组分析鉴定甘蓝型油菜开花候选基因以及BnaCOR27功能验证
王晨, 贺丹, 姚敏, 邱萍, 何昕, 熊兴华, 康雷, 刘忠松, 钱论文
作物学报    2025, 51 (10): 2693-2704.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.55008
摘要   (142 HTML23 PDF(pc) (8838KB)(53)  

开花是高等植物从营养生长到生殖生长的一个重要阶段, 影响生物量和种子产量。为了揭示甘蓝型油菜春化的调控网络以及挖掘重要候选基因, 本研究对7个甘蓝型油菜品种春化前后的叶片转录组数据进行分析, 鉴定出1305个差异表达基因, 其中上调基因有554个, 下调基因有751个。GO富集分析发现, 差异基因主要富集在春化途径、光周期途径、昼夜节律、花发育以及冷响应等生物学过程中, 进一步分析发现96个开花基因存在差异表达, 包括BnaVIN3BnaFLCBnaCOR27等基因。此外, 全基因组关联分析鉴定BnaCOR27-C04与开花时间显著关联, 结合加权基因共表达网络分析, 发现BnaCOR27BnaFLCBnaFTBnaVIN3等基因直接相连形成潜在的网络调控甘蓝型油菜开花时间。进一步利用CRISPR/CAS9基因编辑技术对BnaCOR27进行敲除, 通过对T3代转基因植株表型分析, 发现敲除突变体株系表现出早花表型。这一结果能对已有的甘蓝型油菜开花研究进行补充和丰富, 为进一步改良开花性状提供遗传基础。



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图5 共表达网络分析
A: 模块系统树图; B: 模块与春化相关性; C: 基因网络图。根据功能标注, 网络分为春化途径(粉色节点)、光周期途径(橙色节点)、花发育相关(淡紫色节点)、激素途径(深绿色节点)、低温途径(蓝绿色节点)、昼夜节律途径(翠绿色节点)、自主途径(紫色节点)和其他与开花有关的基因(灰色节点)。
正文中引用本图/表的段落
为了进一步分析BnaCOR27-C04在甘蓝型油菜开花过程中发挥的作用, 本研究利用14份甘蓝型油菜叶片转录组数据构建了共表达网络。该分析产生了5个基因模块, 每个模块在输出中用不同的颜色表示(图5-A)。通过计算模块与春化处理之间的相关性, 发现turquoise模块与甘蓝型油菜春化处理显著相关, 且相关性为0.98 (图5-B)。最终选取turquoise模块作为甘蓝型油菜响应春化处理的关键模块。在功能注释的基础上, 将共表达网络中的118个基因进行功能分类, 发现BnaCOR27-C04作为一个核心基因与BnaCOBnaFLCBnaFTBnaVIN3等基因直接相连, 此外还与14个春化途径相关基因、24个光周期途径相关基因、4个激素途径相关基因、12个低温途径相关基因、8个昼夜节律途径相关基因、6个自主途径相关基因以及31个花发育相关基因直接相连(图5-C), 形成了潜在分子网络调控甘蓝型油菜开花期。
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