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比较转录组学揭示乙烯信号与表观遗传协同调控黄瓜性别决定
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作者 杨宗辉 李利斌 +5 位作者 孟昭娟 高天 祝利霞 杜海梅 董伟伟 曹齐卫 《生物技术通报》 北大核心 2025年第12期139-155,共17页
【目的】发掘调控黄瓜性别决定的关键基因及调控通路,为培育高产黄瓜品种提供理论依据,并为理解双子叶植物性别决定机制奠定基础。【方法】以黄瓜雌性系X8g(纯雌株)与普通系X8(雌雄株)近等基因系为材料,采用RNA-Seq技术对四叶一心期花... 【目的】发掘调控黄瓜性别决定的关键基因及调控通路,为培育高产黄瓜品种提供理论依据,并为理解双子叶植物性别决定机制奠定基础。【方法】以黄瓜雌性系X8g(纯雌株)与普通系X8(雌雄株)近等基因系为材料,采用RNA-Seq技术对四叶一心期花芽分生组织进行转录组测序分析。通过差异表达分析、主成分分析和方差分解分析3种策略整合筛选关键基因。利用OrthoFinder鉴定黄瓜与拟南芥的直系同源基因,开展跨物种比较转录组分析,以探究调控网络的保守性与特异性。运用VIGS技术对核心候选基因CsACO2进行功能验证,采用qPCR检测基因沉默效率和特异性。使用DNA甲基化抑制剂5-氮杂胞苷处理雌性系植株验证表观遗传调控作用。【结果】在黄瓜雌性系与普通系之间共鉴定到197个差异表达基因,其中43个上调,154个下调,这些基因显著富集于花器官形态建成、α-亚麻酸(茉莉酸合成前体)代谢等通路。多维度分析共同确定了一些核心候选基因,包括已知的乙烯合成关键基因CsACO2和新发现的MADS-box家族转录因子AGL6、MADS4等。跨物种比较分析显示,黄瓜与拟南芥同源基因的表达模式总体相关性弱,但揭示了乙烯响应因子EIN3、NAC053转录因子靶基因集以及H3K27me3表观修饰在黄瓜性别调控中的潜在重要作用。功能验证实验证明,在雌性系中特异性沉默CsACO2能够诱导雄花和两性花的产生;而施用DNA甲基化抑制剂5-azacytidine同样能使雌性系植株开出雄花。【结论】系统揭示黄瓜性别决定是由乙烯信号通路主导,并可能由茉莉酸代谢、多类转录因子以及表观遗传协同作用的复杂分子网络。 展开更多
关键词 黄瓜 性别决定 比较转录组学 乙烯信号通路 csaco2 表观修饰 病毒诱导的基因沉默 拟南芥
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