轉(zhuǎn)錄組測序分析甘藍(lán)型油菜DW871矮化性狀

羅京，李超*，張瑞茂，趙德剛，高志宏，王芳2,，楊元雨2,，王轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)2,，王敏

（1.貴州師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽，550025；2.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料研究所，貴州 貴陽，550006；3.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院油菜研究所，貴州 貴陽，550009；4.貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/農(nóng)業(yè)生物工程研究院山地植物資源保護(hù)與種質(zhì)創(chuàng)新省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山地 生態(tài)與農(nóng)業(yè)生物工程協(xié)同創(chuàng)新中心，貴州 貴陽，550025）

油菜（Brassica napusL.）是重要的油料經(jīng)濟(jì)作物，也是中國第一大油料作物[1]。目前中國油菜的主要品種包括甘藍(lán)型油菜、芥菜型油菜和白菜型油菜。其中甘藍(lán)型油菜占我國油菜全部種植面積的90%[2]。此外，甘藍(lán)型油菜具有高抗病性、高含油量等特點(diǎn)，被譽(yù)為最成功的雜交作物之一[3]。但甘藍(lán)型油菜普遍為高稈、易倒伏，油菜倒伏后產(chǎn)量減少幅度為10%～30%，且不利于機(jī)械化生產(chǎn)，嚴(yán)重限制了油菜的推廣[4]。培育具有優(yōu)良性狀的矮化品種成為解決這一問題的主要途徑。

繼小麥、水稻之后，油菜成為又一主導(dǎo)綠色革命的作物。研究發(fā)現(xiàn)適當(dāng)矮化的甘藍(lán)型油菜品種具有較強(qiáng)的抗倒伏性，更易于進(jìn)行機(jī)械化收獲，并具有耐肥、抗倒伏、耐密植、經(jīng)濟(jì)系數(shù)高等特點(diǎn)，從而為大規(guī)模機(jī)械化生產(chǎn)創(chuàng)造條件[5,6]。迄今，圍繞油菜矮化育種，在矮化材料選育、基因定位、遺傳規(guī)律、矮化機(jī)制等方面開展了大量研究[7～13]。

植物的株高受多種因素共同控制，除內(nèi)部基因調(diào)控外，也受外部環(huán)境因素、各種激素和逆境脅迫效應(yīng)的影響。其中，激素在植物株型的建成過程中發(fā)揮了重要的作用，且不同激素之間存在一定的互作關(guān)系。如Müller等構(gòu)建的關(guān)于生長素和細(xì)胞分裂素的模型中，生長素通過調(diào)控A 型ARR 的表達(dá)介導(dǎo)細(xì)胞分裂素的輸出[14]。安文燕等發(fā)現(xiàn)陸地棉矮化突變體Ari1327因DELLA 蛋白累積，使得下游基因?qū)A 的響應(yīng)被抑制，從而出現(xiàn)了矮化，當(dāng)施加外援激素時(shí)，植株恢復(fù)為野生型[15]。Zhao 等發(fā)現(xiàn)甘藍(lán)型油菜矮化突變體ds-4中生長素受體蛋白基因BnaC05. IAA7的突變，是導(dǎo)致矮化的原因[16]。牛顯飛等發(fā)現(xiàn)甘藍(lán)型油菜矮化突變體NDF-1的矮化與赤霉素、赤霉素和油菜素內(nèi)酯有關(guān)，且細(xì)胞的伸長和細(xì)胞壁的發(fā)育都存在異常[17]。此外，張玲等發(fā)現(xiàn)水稻矮化突變體ddf2中，維管束中細(xì)胞的數(shù)量和大小顯著小于野生型，突變體莖細(xì)胞分裂和膨脹都受到了抑制，與植株的矮化密切相關(guān)[18]。Wang 等發(fā)現(xiàn)多效性基因座BnDWF/DCL1的突變會(huì)導(dǎo)致株高的降低，葉片形狀和株型也會(huì)隨之改變[19]。

DW871 作為優(yōu)秀的甘藍(lán)型油菜矮稈材料，與野生型高稈相比株型緊湊，木質(zhì)部較厚且木質(zhì)化進(jìn)程較快，收獲指數(shù)達(dá)到0.38，與同源高稈相當(dāng)。本文通過UMI（unique molecular identifier）-RNA-seq 對甘藍(lán)型油菜矮化突變體DW871進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，并以甘藍(lán)型油菜高稈材料HW871為對照，尋找在矮化性狀形成過程中起關(guān)鍵作用的候選基因和生物學(xué)途徑，探討DW871 矮化性狀形成的機(jī)制，為后續(xù)的育種工作和矮化基因的定位和應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

甘藍(lán)型矮稈油菜DW871 和對照組甘藍(lán)型高稈油菜HW871 由貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院油菜研究所提供[20]。DW871 為隱性核不育三系雜交組合ZH 117后代中的矮稈緊湊株型突變體，HW871是從DW871雜合型中分離出的正常高稈油菜[21]。種植和田間管理保持一致。

選取處于抽薹期的甘藍(lán)型油菜用于轉(zhuǎn)錄組測序，為避免因選材部位的差異導(dǎo)致測序結(jié)果的誤差，統(tǒng)一選取倒數(shù)第四莖節(jié)，設(shè)置4 次生物學(xué)重復(fù)，共8 個(gè)樣本，以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。將莖節(jié)分別置于液氮中速凍，-80℃保存。

1.2 方法

1.2.1 總RNA 的提取和文庫構(gòu)建 本實(shí)驗(yàn)使用TRIzol 試劑法提取總RNA，獲得的總RNA 經(jīng)過NanoDrop 2000 和Qubit 核酸蛋白定量儀檢測總RNA 質(zhì)量，并經(jīng)過瓊脂糖凝膠電泳檢測合格。使用Plant RNA Purification Reagent 純化后，對合格的RNA 樣品進(jìn)行cDNA 文庫的構(gòu)建，最終在Illumina Novaseq測序平臺上對文庫進(jìn)行測序。

1.2.2 測序結(jié)果的統(tǒng)計(jì)和功能注釋 Illumina 測序結(jié)果經(jīng)trimmomatic 軟件對原始測序數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得高質(zhì)量的clean reads 后，在clean reads 上連接UMI（unique molecular identifier）標(biāo)簽，排除PCR擴(kuò)增偏好性和測序偏好性，獲得UMI reads。使用Hisat2 軟件將之比對到甘藍(lán)型油菜參考基因組上。以FPKM（Reads/Fragments per kilobase of exon model per million mapped reads）值來計(jì)算基因的表達(dá)水平，并計(jì)算TPM（transcripts per kilobase of exon model per million mapped reads）值對結(jié)果進(jìn)行處理，以消除exon 長度和樣本間測序總read count 不同造成的差異。應(yīng)用edgeR軟件來分析基因的表達(dá)差異。

1.2.3 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析 選擇與矮化性狀可能存在關(guān)聯(lián)的代謝通路進(jìn)行分析。使用軟件Goatools進(jìn)行GO 富集分析，使用KOBAS 進(jìn)行KEGG PATHWAY富集分析，篩選出與矮化性狀形成相關(guān)的差異表達(dá)基因（DEG），從基因的表達(dá)水平和蛋白互作等方面進(jìn)行分析。在FDR≤0.05 和注釋到該通路基因大于等于50個(gè)條件的基礎(chǔ)上，篩選與油菜生長發(fā)育密切相關(guān)的代謝通路[22,23]。

1.2.4 qRT-PCR 驗(yàn)證 利用qPrimerDB 根據(jù)geneID 設(shè)計(jì)引物[24]。將提取RNA 按cDNA 反轉(zhuǎn)錄試劑盒使用說明進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄后，參照SYBR qPCR 熒光定量PCR 試劑盒，進(jìn)行熒光定量PCR，每個(gè)基因3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 測序數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和全基因組比對結(jié)果

共對8 個(gè)樣本進(jìn)行測序，對原始測序數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)控后，共獲得了52.58 G 測序數(shù)據(jù)，352.82 M reads。其中矮稈材料組為168.30 M reads，高稈材料組為185.51 M reads，矮稈材料平均Q20% 為98.35%，最低為97.74%，平均GC%為45.04%，最低為41.64%；高稈材料組平均Q20%為98.67%，最低為98.57%，說明轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果質(zhì)量較高，符合后續(xù)工作的要求。

對clean reads 進(jìn)行去UMI 冗余處理和比對參考基因組，共獲得了275.81 M UMI reads，樣本平均比對到參考基因組的比對率為89.32%，最低為80.23%。

為了對RNA-seq 整體質(zhì)量進(jìn)行評估，通過基因覆蓋率分析來表現(xiàn)測序結(jié)果的均一性。結(jié)果表明測序所得序列在基因上均勻分布，沒有明顯的偏向性，符合要求（圖1）。

圖1 基因覆蓋率Fig.1 Gene coverage graph

2.2 差異表達(dá)基因分析和注釋

通過計(jì)算FPKM 和TPM，共對101 041個(gè)基因進(jìn)行差異水平分析。獲得了75 004 個(gè)存在表達(dá)差異的基因，其中41 609 個(gè)存在顯著差異，對數(shù)值進(jìn)行修正后，獲得了8665 個(gè)顯著差異基因，其中上調(diào)基因2582個(gè)，下調(diào)基因6083個(gè)（圖2）。

圖2 差異基因散點(diǎn)圖Fig.2 Differential gene scatters plot

2.2.1 差異基因GO 分析及富集分析 在GO 數(shù)據(jù)庫中對甘藍(lán)型油菜DW871 轉(zhuǎn)錄組中存在顯著差異的基因進(jìn)行功能比對，結(jié)果見圖3。結(jié)果表示，在DW871 轉(zhuǎn)錄組中，8665 個(gè)顯著差異基因被注釋到BP（biological process，生物過程）、CC（cell component，細(xì)胞組分）、MF（molecular function，分子功能）3個(gè)大類共22 個(gè)亞類中。共有6875 條差異表達(dá)基因注釋在BP 中，其中代謝過程（1904）、細(xì)胞過程（1574）、定位（421）注釋到的差異基因最多。在CC中共注釋到1442 個(gè)差異表達(dá)基因，細(xì)胞結(jié)構(gòu)組件（cellular anatomical entity）、含蛋白質(zhì)的復(fù)合物（protein-containing complex）、細(xì)胞內(nèi)組分（intracellular）分別注釋到1055、204 和183 個(gè)差異表達(dá)基因。在MF 中共注釋到5376 個(gè)差異表達(dá)基因，結(jié)合（binding）、催化活性（catalytic activity）、轉(zhuǎn)運(yùn)活性（transporter activity）中的差異表達(dá)基因最多，分別注釋到2781、2048、225、214和108個(gè)。

圖3 上下調(diào)基因GO柱形注釋Fig.3 GO column annotations for the up-and down-regulated genes

2.2.2 差異基因KEGG 注釋及富集分析 為了對甘藍(lán)型油菜DW871 矮化性狀形成的生物學(xué)途徑進(jìn)行分析，以KEGG 數(shù)據(jù)庫為參考，對DW871 顯著差異基因進(jìn)行通路（passway）統(tǒng)計(jì)和分類。結(jié)果顯示，DW871 的差異基因共注釋到5 個(gè)大類31 個(gè)亞類共295 個(gè)通路，共有6291 個(gè)差異表達(dá)基因（圖4）。代謝中注釋到差異表達(dá)基因最多，共3414個(gè)。其次是生物系統(tǒng)（1118）、環(huán)境信息處理（765）、遺傳信息處理（575）、細(xì)胞過程（419）。按照代謝通路的篩選條件（1.2.3），篩選出苯丙烷生物合成、戊糖和葡萄糖醛酸相互轉(zhuǎn)化、植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)3個(gè)代謝通路，進(jìn)一步分析其差異表達(dá)基因的表達(dá)模式，其富集程度分別為18.20%、14.60%、11.68%。

圖4 KEGG富集Fig.4 KEGG enrichment

2.3 油菜株高性狀相關(guān)基因的表達(dá)模式分析

在甘藍(lán)型油菜矮稈和高稈對照組中，我們以野生型高稈為對照，在矮稈中篩選出了337 個(gè)與株高性狀相關(guān)的差異表達(dá)基因，其中80個(gè)基因的表達(dá)上調(diào)，257個(gè)基因的表達(dá)下調(diào)。KEGG富集分析的結(jié)果顯示，他們被注釋到3 個(gè)代謝通路的13 個(gè)代謝途徑中。根據(jù)前人研究，苯丙烷生物合成、果膠降解和生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)參與植物細(xì)胞木質(zhì)素合成、細(xì)胞壁代謝和植物伸長等生理過程，對株高起十分重要的作用[25]。以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步篩選參與生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、苯丙烷生物合成和果膠降解合成途徑的關(guān)鍵基因，并對其差異表達(dá)方式進(jìn)行比較分析。

2.3.1 木質(zhì)素單體合成相關(guān)基因的表達(dá)模式分析 在苯丙烷代謝通路中包含兩個(gè)重要分支，分別為苯丙烷生物合成途徑和類黃酮代謝途徑[26]。其中，苯丙烷生物合成途徑的產(chǎn)物包括對香豆醇、針葉醇和芥子醇等木質(zhì)素單體。我們分析了22 個(gè)參與木質(zhì)素單體合成的顯著差異基因（表1），它們分別編碼苯丙氨酸解氨酶（PAL），反肉桂酸-4-單加氫酶（CYP73A），4-香豆酸酯-CoA 連接酶（4CL）、莽草酸/奎寧酸羥基肉桂酰轉(zhuǎn)移酶（HCT）、肉桂酰輔酶A還原酶（CCR）、肉桂醇脫氫酶（CAT）、咖啡酸3-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（COMT）和咖啡酰輔酶A-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（CCoAOMT），矮稈轉(zhuǎn)錄組中除PAL、COMT和CCoAOMT中分別有一個(gè)基因表達(dá)上調(diào)以外，其他基因均表現(xiàn)為下調(diào)。

表1 甘藍(lán)型油菜DW871中與木質(zhì)素單體合成相關(guān)基因及其表達(dá)模式Table 1 Genes related to monolignol synthesis and their expression patterns in B.napus DW871

2.3.2 果膠降解相關(guān)基因的表達(dá)模式分析 果膠作為復(fù)雜的聚合物，其降解是次生壁木質(zhì)化和細(xì)胞壁解體的起始。在矮稈轉(zhuǎn)錄組中共有43 個(gè)顯著差異基因（表2），它們參與編碼果膠酯酶（PME），多聚半乳糖醛酸酶（PG），半乳聚糖1,4-α 半乳糖醛酸酶（PGA），矮稈轉(zhuǎn)錄組中PME有20 個(gè)下調(diào)，12 個(gè)上調(diào)，PG均為下調(diào)，PGA有3個(gè)上調(diào)，1個(gè)下調(diào)表達(dá)。

表2 甘藍(lán)型油菜DW871中與果膠降解相關(guān)基因及其表達(dá)模式Table 2 Genes related to pectin degradation and their expression patterns in B.napus DW871

2.3.3 生長素相關(guān)基因的表達(dá)模式分析 生長素是重要的植物激素，在植物細(xì)胞分裂、伸長和分化等方面發(fā)揮著重要的作用。在矮稈轉(zhuǎn)錄組中共有69 個(gè)顯著差異基因（表3），它們參與編碼生長素輸入載體1（AUX1），生長素反應(yīng)蛋白（AUX/IAA），生長素應(yīng)答因子（ARF），生長素酰胺合成酶（GH3），生長素上調(diào)小RNA（SAUR），矮稈轉(zhuǎn)錄組中AUX1、AUX/IAA、ARF、GH3和SAUR中分別有1、2、1、1 和4個(gè)基因出現(xiàn)上調(diào)以外，其他均下調(diào)表達(dá)。

表3 甘藍(lán)型油菜DW871中與生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因及其表達(dá)模式Table 3 Genes related to auxin signaling and their expression patterns in B.napus DW871

2.4 qRT-PCR

為了驗(yàn)證轉(zhuǎn)錄組測序所得基因序列結(jié)果的可靠性，本研究利用熒光實(shí)時(shí)定量RT-PCR，對測序中標(biāo)記的顯著差異基因進(jìn)行表達(dá)量的測定與分析，包括PME、nsLTPs、DEFL、AUX1、ERTP、AEP等6 個(gè)基因，結(jié)果顯示上述6 個(gè)基因的qRT-PCR 檢測到的表達(dá)模式均與轉(zhuǎn)錄組測序所獲得數(shù)據(jù)的表達(dá)趨勢一致（DW871 vs HW871），驗(yàn)證了轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的可靠性。

3 討論

甘藍(lán)型油菜作為世界三大油料作物之一，對保障國家食用油安全至關(guān)重要。DW871 作為甘藍(lán)型油菜矮化品種，與以往報(bào)道的矮稈材料存在明顯差異，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本研究利用RNA-seq 高通量測序技術(shù)，構(gòu)建DW871 的轉(zhuǎn)錄組文庫，并以HW871 作為高稈對照，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的比較分析。從整體上分析了DW871基因的差異表達(dá)情況，對參與矮化性狀的相關(guān)基因的表達(dá)進(jìn)行了初步分析，挖掘了其中的關(guān)鍵基因，為進(jìn)一步研究DW871的矮化性狀提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。

圖5 DW871顯著差異基因qRT-PCR驗(yàn)證Fig.5 DW871 significant difference gene qRT-PCR verification

在植物中，苯丙烷生物合成途徑又可分為公共途徑和特異途徑。在苯丙烷公共途徑中，苯丙氨酸解氨酶（PALase）是催化該途徑的限速酶，對木質(zhì)素的合成起調(diào)控作用[27,28]。已有研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)擬南芥中表達(dá)PALase的基因活性降低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致擬南芥的極度矮化和不育[29]。本研究中編碼PALase 的基因在DW871 總體上調(diào)表達(dá)，證明PALase 在DW871 矮化性狀的形成過程中起重要作用。莽草酸/奎寧酸羥基肉桂酰轉(zhuǎn)移酶（HCTase）作為具有雙重活性的酰基轉(zhuǎn)移酶催化莽草酸/奎寧酸和對-香豆酰CoA 合成對-香豆酰莽草酸/奎寧酸。Sebastien 等發(fā)現(xiàn)在擬南芥中當(dāng)編碼HCTase的基因下調(diào)時(shí)，植株出現(xiàn)顯著矮化，并且生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)受阻同樣會(huì)導(dǎo)致HCT表達(dá)的下調(diào)[30]。在本研究中，編碼HCTase 的基因均下調(diào)表達(dá)，且編碼生長素輸入載體AUX1 的基因總體下調(diào)，這說明在DW871中可能由于生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)受阻導(dǎo)致了HCT的下調(diào)，進(jìn)而使植株出現(xiàn)了矮化表型。在木質(zhì)素特異途徑中，肉桂酰輔酶A 還原酶（CCRase）、肉桂醇脫氫酶（CADase）和咖啡酸3-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（COMTase）作為關(guān)鍵酶參與木質(zhì)素單體的合成。其中CCRase 作為該途徑的限速酶，與CADase 一同參與所有木質(zhì)素單體的合成，并在木質(zhì)素的合成中起主導(dǎo)作用[31]。Goujon 等構(gòu)建擬南芥CCR反義表達(dá)載體。抑制AtCCR1的表達(dá)后，在木質(zhì)素含量降低，結(jié)構(gòu)和成分均發(fā)生了改變的同時(shí)，擬南芥相比于野生型更加矮小[32]。在以往的報(bào)告中，CADase 的主要影響在于對植株的機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏性狀，Li 等在研究水稻突變體fc1，發(fā)現(xiàn)CAD表達(dá)的下調(diào)，導(dǎo)致了植株出現(xiàn)半矮表型[33]。COMTase 參與芥子醇的合成和G-木質(zhì)素向S-木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化，通過對植物木質(zhì)素進(jìn)行調(diào)控，影響植株的組織結(jié)構(gòu)和形態(tài)。徐洋在研究小麥的COMT的反義表達(dá)載體時(shí)，發(fā)現(xiàn)COMT 被抑制后，會(huì)導(dǎo)致木質(zhì)部細(xì)胞的變形，發(fā)育成熟的轉(zhuǎn)基因植株表現(xiàn)矮化[34]。另外，Abbott等在研究CAD-COMT-CCR 抑制的轉(zhuǎn)基因煙草，發(fā)現(xiàn)植株生長緩慢和植株矮化[35]。在本研究中，CCR、COMT和CAD 的表達(dá)總體下調(diào)，而在前期研究中，我們初步定位到了造成DW871 矮化的候選基因，其表達(dá)同樣為下調(diào)，該基因通過編碼DIR1蛋白，參與木質(zhì)素單體偶聯(lián)形成二聚體，進(jìn)而參與木質(zhì)素的生物合成[36,37]。推測因?yàn)樯鲜龌虻谋磉_(dá)發(fā)生改變，使得木質(zhì)素的組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而影響DW871 的株型，這與DW871 的矮化表型密切相關(guān)（圖6）。

圖6 木質(zhì)素合成途徑Fig.6 Monolignol synthetic pathway

在植物果膠降解代謝途徑中，果膠酯酶（PMEase）起始第一步反應(yīng)，與聚半乳糖醛酸酶（PGase）一同調(diào)控果膠的降解，并在細(xì)胞壁的合成和降解中發(fā)揮著重要作用[38～40]。已報(bào)道的研究中發(fā)現(xiàn)，PMEase 可以提高PGase 的活性，增強(qiáng)細(xì)胞壁的機(jī)械強(qiáng)度，從而影響莖的伸長等生理生化過程[41,42]。Hong等發(fā)現(xiàn)在OsPMEI28過表達(dá)的水稻轉(zhuǎn)基因植株中，當(dāng)PMEase 受到抑制時(shí)，細(xì)胞壁的理化性質(zhì)發(fā)生了改變，莖的伸長出現(xiàn)了異常，水稻出現(xiàn)了矮化表型[43]。在本研究中，PG在DW871 抽薹期發(fā)生了顯著下調(diào)，而PME也發(fā)生了顯著變化，這可能說明PG和PME表達(dá)的變化導(dǎo)致了果膠無法正常降解代謝，而積累的聚半乳糖醛酸通過一系列的反應(yīng)，加強(qiáng)了細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，抑制了細(xì)胞壁的降解，阻礙了細(xì)胞的伸長，最終導(dǎo)致DW871矮化性狀的出現(xiàn)。

植物的生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑主要包括生長素輸入載體（AUX1）、生長素受體蛋白（TIR1）、生長素應(yīng)答因子（ARF）和生長素反應(yīng)元件（AUX/IAA、GH3、SAUR）4 個(gè)部分。AUX1 承擔(dān)著生長素輸入目標(biāo)細(xì)胞的任務(wù)，ARF 是生長素發(fā)揮作用的媒介。張賽娜等在研究水稻突變體OsARF19時(shí)，發(fā)現(xiàn)OsARF19的超表達(dá)導(dǎo)致纖維素含量的降低、細(xì)胞縮小，葉片變窄、矮化[44]。在本研究中，ARF的表達(dá)顯著上調(diào)，可能導(dǎo)致了細(xì)胞發(fā)育異常，細(xì)胞的伸長被抑制。AUX/IAA、GH3和SAUR是三種最主要的生長素早期響應(yīng)基因。其中，AUX/IAA 和ARF 之間存在互作，AUX/IAA 和GH3 與植物的長度密切相關(guān)并介導(dǎo)光反應(yīng)，以往有研究報(bào)道AtARF8參與子葉的伸長，白光、藍(lán)光和紅光等外源光可影響擬南芥的生長發(fā)育，ydk1-D參與生長素活性的調(diào)控，能夠降低植株的頂端優(yōu)勢，當(dāng)處于藍(lán)光和遠(yuǎn)紅光下時(shí)，它的表達(dá)下調(diào)[45,46]。在本研究中，AUX/IAA和GH3的表達(dá)總體下調(diào)，這可能是當(dāng)光熱條件發(fā)生改變時(shí)，DW871的株高出現(xiàn)較大變化的原因之一[47]。

4 結(jié)論

通過對DW871 進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序和差異基因功能注釋，挖掘到了在果膠降解代謝途徑、苯丙烷生物合成途徑以及生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑等代謝通路中起關(guān)鍵作用的基因，并分析了它們在油菜生長過程中的表達(dá)模式。而在DW871的前期研究中，發(fā)現(xiàn)DW871 的矮化表型與赤霉素的生物合成無關(guān)。另外，我們初步定位到了導(dǎo)致DW871矮化表型的候選基因，推測該基因可能通過合成DIR1與生物氧化酶共同調(diào)控木質(zhì)素的生物合成。通過上述結(jié)果，我們推測，生長素應(yīng)答和木質(zhì)素合成的異常，造成了細(xì)胞伸長、生長和細(xì)胞壁變化的異常，并最終導(dǎo)致了DW871的矮化。