摘 要

簸箕柳（Salix suchowensis）生长周期短，单位面积生长量大，全基因组测序已经完成，但功能基因组研究还处在初始阶段。挖掘簸箕柳基因库资源是进一步开发利用其价值的重要环节。近年来，柳树“飘絮”已经严重干扰种植区人民的日常生活，如何控制“飘絮”已是迫在眉睫。“飘絮”本质上是柳树柔夷花序小花授粉后胚根细胞的纤维状伸长，这种伸长受到多个基因协同调控。柳树花序转录组分析和候选基因表达分析将揭示“飘絮”形成的部分机制。本论文选择了柳树三个不同时期花序为研究材料，提取总RNA,反转录后进行高通量测序，获得非冗余基因的平均读长148bp,超过400bp非冗余基因数目达62,961个，通过生物信息学分析和同源基因突变表型比较，发现一个鸟苷酸激酶基因Smat-like57550表达较为特异。通过半定量RT-PCR进一步验证出该基因在花序发育过程中都有较高的表达。Smat-like57550拟南芥同源基因功能突变后，胚珠发育畸形，推测Smat-like57550基因对维持柳絮发育起了重要的作用。

关键词：簸箕柳；花序; 转录组测序

Sequencing of the floral sequence of dustpan

ABSTRACT

Salix Suchowensis (Salix Suchowensis) has a short growth cycle, a large growth per unit area and complete genome sequencing, but the functional genome research is still in its initial stage. Excavating the resources of dustpan willow gene pool is an important link to further develop and utilize its value. In recent years, willow floats have seriously interfered with the daily life of the people in planting area. Floated floss is essentially the fibrous elongation of radicle cells after pollination of willow inflorescences, which is controlled by multiple genes. Transcriptome analysis and candidate gene expression analysis of willow inflorescence will reveal Part of the formation mechanism of flotillation. In this paper, three stages of willow inflorescence were selected as the research materials, total RNAs were extracted and high-throughput sequencing was carried out after reverse transcription, the average reading length of non-redundant genes was 148 BP, which exceeded the number of non-redundant 400bp genes to 62961. By bioinformatics analysis and homologous gene mutation phenotype comparison, it was found that a guanylate kinase gene Smat-like57550 was more specific. It was further confirmed by semi-quantitative RT-PCR that the gene had high expression of Smat-like57550 Arabidopsis during inflorescence development. Conclusion Smat - like 57550 gene plays an important role in maintaining the development of willow .

Key words：Dustpan; inflorescence; sequence of transcriptional sequences

目 录

前言 3

1 文献综述 4

1.1 基因组测序概述 4

1.2基因组测序技术 4

1.2.1转录组测序应用 5

1.2.2测序平台的选择 5

1.3转录组研究进展 6

2 试验过程与方法 7

2.1簸箕柳花序收集 7

2.2 RNA 提取及 mRNA 纯化 7

2.3 反转录和建立测序文库 8

2.4 高通量测序方法和流程 8

2.5转录组生物信息学分析 9

2.5.1同源性注释 9

2.5.2功能性注释 10

2.5.3不同生长期差异表达基因查找 10

2.5.4转录组SSR查找及半定量RT-PCR验证 10

3 试验结果与分析 11

3.1花序收集与保存 11

3.2 RNA提取及mRNA纯化 11

3.3高通量转录组测序结果及组装 12

3.4转录组生物信息学分析 13

3.4.1同源性注释和功能注释 13

3.4.2特异功能基因查找 14

3.5转录组SSR查找及半定量RT-PCR验证 14

4 结论与讨论 16

致 谢 18

参考文献 19

前言

柳树具有重要的经济价值。其枝条柔软、粗细匀称，是柳编工艺品的重要材料。柳树的花通常具有发达的蜜腺，也是重要的蜜源植物；其根、叶、皮含有丰富的水杨酸、鞣酸、单宁等物质，因此也具有重要的药用价值。柳树生长速度快， 扦插容易繁殖，目前也被广泛的应用于能源植物，如可以将柳树木质纤维素转化为生物乙醇，同时回收木素等副产物燃烧取暖或应用于发电。柳树除了具有重要的经济价值，还有重要的生态价值。如柳树根系发达，且被埋后会产生大量的不定根，是优良的水土保持、防风固沙树种。

但近年来，杨柳飞絮问题严重影响人们的工作和生活，因此解决杨柳飞絮成为重点研究问题之一。簸箕柳属于杨柳科柳属，雌雄异株植物，单性柔荑花序下垂， 雌、雄花均为无被花。柳树一般当年可达到性成熟，花期为二月初至三月上旬，蒴果， 种子小，无胚乳。柳树种子成熟期可从三月中旬持续到四月下旬，此时， 蒴果开裂，形成飞絮^[1]。

转录组是指特定细胞在某一功能状态下转录所有RNA的总和。由于高通量转录组测序技术可以快速的鉴定不同组织在某种特定状态下的转录本，已被广泛应用于生命科学研究的各个领域。通过转录组分析，一方面可以获得研究材料在某一状态下已知基因的表达量、可变剪接等信息，另一方面还可以在无参考基因组物种中进行功能基因及新转录本的发掘^[2]。杨柳飞絮实质上是种子基端上的表皮毛，起源于胚珠外珠被表皮层的单细胞，起帮助种子借风力传播的作用。在实践中发现，一个鸟苷酸激酶基因Smat-like57550表达较为特异。通过半定量RT-PCR进一步验证出该基因在花序发育过程中都有较高的表达。不同生长期花序转录组测序分析，挖掘控制表皮毛形成的相关基因，以期为不飞絮杨树、柳树品种培育提供重要资源。