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真核无参转录组测序

转录组测序研究冷驯化下不同纬度和海拔的野生油茶茶叶

Leaf transcriptome analysis of a subtropical evergreen broadleaf plant, wild oil-tea camellia (Camellia oleifera),
revealing candidate genes for cold acclimation

期刊：BMC Genomics
影响因子：3.729
发表单位：南昌大学
发表年份：2017年2月

一、研究背景

耐寒性是植物物种和作物生产地理分布范围的关键决定因素。冷驯化可以通过暴露于低温非冻结温度来提高植物物种的耐寒性。作为亚热带常绿阔叶植物、油茶表现出相对较强的耐寒性。此外、野生油茶是世界四大木本油料作物之一，也是栽培油茶山茶的重要遗传资源。我们研究的目的是确定不同纬度和海拔的野生油茶茶叶转录组的变异，并发现冷驯化的候选基因。

二、方法流程

取材

建库

测序

分析

选择江西庐山（2013 年 11 月 29 日采摘）和井冈山（2013 年 12 月 6 日）两个地点不同海拔处的油茶茶叶。每株植物上取 2 个叶片的 RNA 混为一个样品，一共 8 个样品用于转录组测序。一共有5个温度处理组：T2、T5、T10、T14 和 T18。

普通转录组文库

利用 Illumina HiSeq 进行双端测序。

功能基因组学研究；遗传差异分析；基因表达模式分析。

三、研究结果

1. 转录本拼接及功能注释
借助二代转录组测序技术，对高剂量CO₂和正常空气下培养的小球藻进行转录组测序、通过转录本拼接共得到22,432个unigene，对unigene功能注释鉴定出很多与糖代谢和脂质合成途径相关的基因，N50为1,680 bp。
2.遗传结构的分析
从 103,442 个 SNP 位点中随机选择 90,000 个 SNP 位点进行系统发育分析，构建的系统发育树如图所示。结果表明除了 JG01和 LS02 外，并且两山之间的高海拔处样本在遗传上差异更明显，卢山和井冈山的野生油茶样本在进化树上发生了分离。
3.差异基因表达
温度在2~5℃的T2和T5组的基因表达水平明显高于温度在10~18℃的T10、T14和T18组。这可能与 T2 组中有低温胁迫的增加有关，但T2 组基因表达的响应模式与 T5 组处理不同。T5 组的差异表达基因参与膜或者膜部分的细胞成分。还参与代谢相关的生物学过程和催化活性的分子功能中，与糖转运途径相关；而T2组中差异表达基因除了参与膜的组分和构成，这可能与冷驯化的环境适应性有关。

四、研究结论

本研究提供了山茶属中最大的转录组数据集之一，确定了大量的简单序列重复序列（SSR）、单核苷酸多态性（SNP）和插入/缺失（InDels）。基于 SNP 进行系统发育分析以检测遗传结构。野生油茶山茶样品主要分布在不同纬度和海拔之间。发现差异表达基因，比较不同空气温度下野生油茶山茶样品的基因表达模式。结果表明野生油茶山茶种群在纬度之间具有遗传差异。当空气温度低于 10℃ 时，可能会进行冷驯化。用于冷驯化的候选基因可能主要参与跨膜转运蛋白活性。