蓝标型核不育小麦花药转录物组学及花色素苷合成相关基因的表达分析

为了揭示蓝标型小麦核雄性不育的分子机制，更好地利用隐性核不育小麦杂种优势，本研究以蓝标型白粒小麦WS（不育）和浅蓝粒小麦WF（育性正常）植株花药为试验材料，利用转录物组学技术对两者差异表达基因进行了分析，并对其中涉及花色素苷合成相关基因进行了验证。结果表明： WF与WS相比，共检测到2 352个差异表达基因，这些基因经GO功能注释分为3大类43个小类，主要涉及生物合成、苯丙烷代谢、L-苯丙氨酸分解代谢、膜组成部分、质膜、细胞质、ATP结合和蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶活性等。 KEGG通路分析结果显示，苯丙烷类生物合成通路富集基因最多，有159个，其次是苯丙氨酸代谢通路，包含136个显著差异表达基因，其他还涉及多种氨基酸代谢、嘌呤代谢、嘧啶代谢及糖代谢通路；与花青素代谢直接相关的通路中，多个控制关键酶结构基因存在差异表达，且大多数在WF中上调表达，只有黄烷酮3-羟化酶基因（flavanone 3-hydroxylase，F3H）和无色花青素双加氧酶基因（anthocyanin dioxygenase，ANS）下调表达；实时荧光定量分析显示，10个与花青素代谢相关基因实际表达情况和转录物组测序数据中基因表达情况具有相同的上下调趋势；差异基因序列同源性分析显示，筛选出的2个转录因子（DN48762c2g1、DN25944c0g1）与玉米、水稻及拟南芥花色素苷合成调控转录因子聚为同一簇，可能是蓝标型小麦浅蓝粒植株蓝色糊粉层性状的候选基因。并且荧光定量分析表明，DN48762c2g1和DN25944c0g1在WF中的表达量要明显高于WS。综上认为，花青素的生物合成途径相关基因不仅与籽粒蓝色性状有关，而且可能参与了蓝标型核不育系的花药败育。