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茶树茎叶并联变异差异表达基因的WGCNA分析

文献类型: 中文期刊

作者: 翟秀明 1 ; 李解 1 ; 肖富良 1 ; 唐敏 1 ; 曾乐武 1 ; 侯渝嘉 1 ; 汤燚 1 ;

作者机构: 1.重庆市农业科学院茶叶研究所

关键词: 茶树;茎叶并联;转录组;WGCNA;关键基因

期刊名称: 茶叶科学

ISSN: 1000-369X

年卷期: 2025 年 45 卷 003 期

页码: 402-414

收录情况: 北大核心 ; CSCD

摘要: 茶树茎叶并联突变是一种新型变异,是开发芽头茶、特异性茶产品以及食用观赏两用茶的优质材料。因此,研究茶树产生并联变异的原因,挖掘其关键控制基因,可为当前茶树育种多元化的需求提供新的靶点。以发生并联变异的茶树茎叶为研究材料,以正常茎叶为对照,采用石蜡切片的方法进行组织结构观察,并利用转录组测序技术、加权基因共表达网络分析(Weightedgeneco-expressionnetworkanalysis,WGCNA)技术,挖掘茶树发生茎叶并联现象的关键控制基因。组织结构观察结果表明,并联变异除了可以增加茶叶芽头数量,提高产量以外,还可有效增加茶树茎叶导管面积和导管数量,提升茶树光合能力及抗逆性。转录组测序研究发现,差异基因主要富集在ABC转运蛋白和植物与病原体相互作用两个通路上,分析挖掘关键基因9个。WGCNA共鉴定到26个共表达模块,挖掘性状相关特异性模块2个,筛选核心基因8个。这17个关键控制基因通过3种形式进行调控:ABCB(ATPbindingcassettesubfamilyB)和ABCC(ATPbindingcassettesubfamilyC)家族、RAC3(RAC familysmallGTPase3)、FKBP(FK506-bindingproteins)主要通过参与生长素、细胞分裂素等途径调控茶树新梢细胞分裂、分化;ABCG34(ATPbindingcassettesubfamilyG34)、CDPK2(Calcium-dependentprotein kina2)、 KCS2 (β-ketoacyl-CoAsynthase2)、 LAC11 (Laccase11)、 EP1 (Epidermis-specificsecreted glycoprotein1)、LTP(Lipidtransferprotei))等基因介导参与了茶树细胞壁中的纤维素、木质素、果胶等的生物合成,通过调控细胞壁的合成及延展方向等调节细胞形态发生,从而实现茶树茎、叶脉的并联分化;二甲基甲萘醌甲基转移酶以及组蛋白-赖氨酸N-甲基转移酶则通过DNA甲基化调控基因表达,最终导致茶树茎叶并联这一表观形态的发生。

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