甘蔗栽培品种中野生种血缘特异表达序列的分析

现代甘蔗品种是遗传背景很复杂的多倍体，是甘蔗种间杂交的超亲杂交种，其基因组的主体成分为热带种血缘，但同时也导入了1到多种其它野生种血缘，如割手密种、印度种等。本项目在原有甘蔗野生种核DNA特异序列研究的基础上，拟进一步采用基因芯片技术筛选甘蔗野生种的特异表达序列，分析野生种特异表达序列可能的遗传结构与功能；同时根据这些特异表达序列制备出野生种特异表达基因芯片，进而利用该基因芯片揭示甘蔗杂交后代品种中不同生育期野生种血缘参与表达的作用与贡献，以及野生种同一表达序列在不同杂交世代间的传递动态。通过本项目研究，将使甘蔗基因组构成的研究从野生种血缘的组成提升到野生种功能基因表达的层面；将为甘蔗遗传分析、种质鉴定、高贵化杂交育种的亲本选配及后代选择提供新的试验依据与高效实用的基因芯片；为甘蔗外源功能基因的分离、克隆及转化奠定基础。因此，本项目研究具有一定的理论创新意义和良好的实际应用前景。

现代甘蔗品种是遗传背景很复杂的多倍体，是甘蔗种间杂交的超亲杂交种，其基因组的主体成分为热带种血缘，但同时也导入了1到多种其它野生种血缘，如割手密种、印度种和大茎野生种等。本项目采用基因芯片技术筛选了甘蔗野生种的特异表达基因序列，分析了野生种特异表达序列的可能功能，揭示了甘蔗品种中野生种血缘在不同生育期（幼苗期、分蘖期、伸长期、成熟期）参与表达的作用与贡献。实验结果如下：.1.利用甘蔗表达谱芯片得到了不同生育期割手密种、大茎野生种和印度种3个野生种分别与热带种之间的差异表达基因数，幼苗期分别为1715、2003、1577，分蘖期分别为2307、2106、2317，伸长期分别为1245、2866、2562，成熟期分别为1766、1851、1388。从中获得割手密种、大茎野生种、印度种的特有表达基因数为：幼苗期分别为66、63、53，分蘖期分别为21、42、71，伸长期分别为88、79、77，成熟期分别为76、50、41；3个野生种之间的共有特异表达基因数在幼苗期、分蘖期、伸长期、成熟期分别是293、195、188、239。.2.在栽培品种（ROC22、粤糖93-159、柳城03-182）中，野生种血缘特异表达基因在幼苗期、分蘖期、伸长期、成熟期特异表达的基因数分别为68、102、195和22，不同的品种间特异表达基因的数量不同；在3个品种的伸长期，以大茎野生种与印度种的共有特异表达基因居多，而在其它3个时期，以野生种特有表达基因居多。一些野生种特异表达基因分别在多个生长期均同时表达，在2个生长期均表达的共有24个，在3个生长期均表达的共有6个，在4个生长期均表达的共有4个。.3.对各个生长期栽培品种中野生种特异表达基因进行了功能分析，基因功能主要涉及植物生长、抗逆性、糖合成等方面。 .4.利用高通量技术（Solexa）分析了手割密种和热带种在伸长期叶片的的差异表达。在热带种和割手密种中得到42913194个和39363668个初始tag，从中获得143121和112281个高质量测序标签（clean tags），对应的标签种数（distinct clean tags）分别为25164和20349，未知序列（unknown clean tags）分别为117957和91932。由此获得割手密种差异表达基因1432个，主要涉及非生物刺激响应、磷代谢、转录调控等功能。