金边红苞凤梨叶片的超微观察和AbGLK1的克隆与表达分析

为了解Golden2-like (GLK)转录因子在金边红苞凤梨(Ananas comosus var. bracteatus ‘Chiyan’)绿白嵌合叶片形成中的作用,采用RT-PCR技术克隆得到了AbGLK1基因, 其开放阅读框全长1 371 bp,编码456个氨基酸,含有1个GARP-DNA结合域和1个C末端结构域GCT box (GOLDEN2 C-terminal box),属于GLK转录因子家族,在酵母中具有转录因子的转录激活活性。烟草亚细胞定位表明AbGLK1蛋白定位在细胞核。RT-qPCR分析表明,AbGLK1基因在金边红苞凤梨的根、茎、叶中均有表达,但具有组织器官差异性,在叶片中的表达量显著高于根和茎(P < 0.05)。AbGLK1基因在叶片边缘白化组织中的表达量显著低于绿色组织,约为绿色组织的1/3 (P < 0.05)。叶片白化组织叶绿体内膜系统模糊,无类囊体存在,含有大量囊状小泡,质体小球数量多且体积较大。因此,推测AbGLK1基因可能参与了金边红苞凤梨中的叶绿体发育,其下调表达可能导致叶片白化组织中叶绿体发育不成熟。     

基于联合测序分析技术挖掘红苞凤梨lncRNA信息

为了揭示lncRNA在红苞凤梨嵌合叶片形成和生长发育过程中的调控作用机制,该文以金边红苞凤梨为材料,采用Hiseq2500测序和SMRT三代全长转录组测序联合测序分析技术,分析挖掘红苞凤梨lncRNA信息。结果表明:(1)鉴定得到6 018条lncRNA,包含3 298个基因间lncRNA,870个反义lncRNA,717个内含子lncRNA和1 109个正义lncRNA,数据量较二代测序有了极大的提高。(2)结构分析表明,红苞凤梨lncRNA的总体表达丰度低于mRNA;序列长度在400~1 200 nt区间比例高于mRNA,而在1 600 nt区间,lncRNA分布的比例显著小于mRNA; lncRNA中的外显子数量总体少于mRNA,开放阅读框长度总体上也短于mRNA。(3)差异表达分析表明,在全绿、全白叶片发育过程中鉴定到1 710个差异表达lncRNA。(4)靶基因预测结果表明,5 441个lncRNA通过cis作用方式预测到靶基因,1 544个lncRNA通过trans方式预测到靶基因。(5)靶基因的功能注释和富集分析显示,差异表达lncRNA的靶基因主要作为酶蛋白参与调节叶片代谢活动和信号转导等方面,与叶片的颜色形成、光合作用和生长发育密切相关。该文鉴定出的lncRNA信息以及对其结构和功能的分析,为红苞凤梨以及凤梨科其他植物的lncRNA表观遗传调控机理研究提供了数据基础,筛选出的差异表达lncRNA在金边红苞凤梨叶片嵌合性状的形成和生长发育中具有重要的调控作用。