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甜瓜(Cucumis melo)主要在世界温带到热带地区栽培。为从转录组水平上挖掘甜瓜雄性不育的发生过程与超氧代谢和相关氧化酶活性的相关性,本研究利用雄性不育两用系对甜瓜可育株与不育株5mm的花蕾雄蕊进行转录组测序,筛选氧化酶相关差异表达基因。此外,本研究在花蕾雄蕊5 mm时期对其进行qRT-PCR分析以鉴定差异基因表达量,并对雄性不育株与可育株的花蕾酶活性进行测定。结果显示,转录组测序共有1 364个差异基因表达,其中表达上调的基因共有834个,表达下调的基因共有530个。根据相同或相似的表达模式对上述筛选得到的差异表达基因进行聚类分析,共将这些差异表达基因分为28类,其中第8类中有18个差异表达基因,这些基因参与超氧代谢途径相关性极其显著(P0.001)。对差异表达基因进行基因本体论(Gene Ontology,GO)功能分析显示,共有1 118个基因归属于生物合成、分子功能和细胞组分3大分支,过氧化氢酶参与的催化过程中有576个差异表达基因,其中17个基因差异表达极显著。京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)注释结果显示,与氧化还原酶相关的差异基因为10个,其中9个为过氧化物酶同源基因,1个为过氧化氢酶相关表达基因。在苯丙素的生物合成途径中,与过氧化物酶相关基因MELO3C012183在雄性不育株与雄性可育株相比基因表达显著上调,过氧化物酶相关基因MELO3C014656表达显著下调。在色氨酸代谢途径中,与过氧化氢酶同工酶相关基因MELO3C017024在雄性不育株与雄性可育株相比基因表达显著上调。qRT-PCR验证表明,与过氧化物酶(peroxidase,POD)相关基因peroxidase 2-like precursor和peroxidase 11表达量可育株都低于不育株,而过氧化氢酶(cata-lase,CAT)相关表达基因catalase isozyme1-like表达量可育株高于不育株,而雄性不育株中POD和CAT酶活性均高于可育株。研究结果表明,过氧化物酶POD和过氧化氢酶CAT活性在不育株系中的差异表达是由植物自我保护激发诱导产生,氧自由基的积累使不育株系的膜脂过氧化水平异常升高,此现象有可能对小孢子发育造成伤害,从而导致花粉败育。本研究为甜瓜花粉发生败育的内在原因和作用机理提供了一定的科学依据。 相似文献
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为了从分子及生理生化水平探讨甜瓜雄性不育发生过程中内源激素(生长素、赤霉素、茉莉酸、水杨酸)与花粉败育的相关性,利用雄性不育两用系对甜瓜可育株与不育株2 mm花蕾雄蕊进行转录组测序,筛选内源激素相关差异表达基因,结合实时荧光定量分析以鉴定差异基因表达量,并对雄性不育株与可育株的花蕾内源激素含量进行测定。结果显示:转录组测序共发现334个差异表达基因,对差异表达基因进行GO功能分析显示,共有273个基因归属于生物合成、分子功能和细胞组分三大分支,其中与内源激素相关的差异基因为7个,其中2个差异表达基因为水杨酸甲基转移同源基因,3个为生长素相关表达基因,赤霉素相关表达基因和茉莉酸相关表达基因各1个;qRT-PCR验证表明,与生长素相关的基因和吲哚-3-乙酸合成相关基因在雄性不育株花蕾中的表达量均高于可育株的表达量,而赤霉素、茉莉酸和水杨酸相关表达基因在雄性不育株花蕾中的表达量则是低于可育株中的表达量。激素含量的测定结果显示赤霉素和生长素含量可育株高于不育株,茉莉酸甲酯与水杨酸的含量不育株高于可育株。研究结果表明植物激素类相关基因通过间接方式参与雄性不育发生过程,同时多个激素基因之间存在相互拮抗,代谢途径复杂;茉莉酸甲酯和水杨酸含量过度积累可能与雄性不育的发生相关。 相似文献
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