尾叶桉分枝角度遗传调控机制研究

Branching of trees will affect the planting density and the basal scab, which will play an important role in the yield and quality of forest trees. The project focuses on the scientific theory that plant development is controlled by spatio-temporal gene expressions. Specific expressed miRNA and genes were screened by miRNA sequencing and mRNA sequencing using clones with significant differences in the branching angles of Eucalyptus urophylla. Combined with the obtained genome and phenotypic data, the polymorphic loci of genes that related to branching were analyzed and verified by SNP association mapping. Based on which, the genetic regulatory network of the branch angle of E. urophylla was constructed, and the genetic differentiation, allelic effects and branching phenotypic plasticity of related genes in natural populations will be studied. This project comprehensively utilizes molecular genetics, quantitative genetics, and the latest statistical analysis methods to study the genetic regulation of branching mutations of E. urophylla, which will provide theoretical and technical foundations for the genetic improvement of branching characteristics of forest trees and the cultivation of fine clones.

林木分枝会影响林木栽植密度和基部结疤，分枝特性改良对提升木材产量和质量具有重要作用，值得深入研究。本项目围绕着植物生长发育过程受基因表达的严格调控这一科学理论，以尾叶桉分枝角度差异显著无性系为材料，利用miRNA测序和mRNA测序筛选miRNA和相关基因。结合前期完成的尾叶桉基因组和表型数据，利用SNP关联作图对控制分枝的多态性位点进行解析与验证。以此为基础，对尾叶桉分枝角度相关基因遗传调控网络进行构建，解析相关基因在自然群体中的遗传分化及等位效应和分枝表型可塑性三部分内容进行研究。本项目综合利用分子遗传学、数量遗传学和最新的统计分析方法对尾叶桉分枝变异的遗传调控进行研究，这将为林木分枝特性遗传改良及优良无性系的培育提供理论与技术基础。

林木分枝会影响林木栽植密度和基部结疤，分枝特性改良对提升木材产量和质量具有重要作用，值得深入研究。本项目围绕着植物生长发育过程受基因表达的严格调控这一科学理论，以尾叶桉分枝角度差异显著无性系为材料，利用miRNA测序和mRNA测序筛选miRNA和相关基因。结合前期完成的尾叶桉基因组和表型数据，利用SNP关联作图对控制分枝的多态性位点进行解析与验证。以此为基础，对尾叶桉分枝角度相关基因遗传调控网络进行构建，解析相关基因在自然群体中的遗传分化及等位效应和分枝表型可塑性三部分内容进行研究。具体结果如下：（1）通过对分枝差异显著的尾叶桉无性系不同组织的miRNA测序，转录组测序，获得了在各个组织差异表达的miRNA和基因分别为16个、21,572个，其中转录因子共计6,456个；利用TRANSFACT数据库初步获得25个TF-靶基因调控对；利用TargetScan数据库预测获得miRNA-靶基因共计78对。（2）利用qRT-PCR技术验证了24个差异表达基因，最终获得了以转录因子MYB、GATA为核心的遗传调控网络。结合转录组与qRT-PCR数据获得了20个差异表达基因、转录因子和miRNA基因的遗传调控模式。（3）对获得的26个差异表达基因、转录因子和miRNA基因的1026个SNPs位点进行基因分型和遗传分化研究，其多样性指数πT为0.00824，在候选基因内出现的频率为1/62bp。利用epiSNP v4.2中EPISNP1模块开展了SNPs的上位性互作效应分析，共得到25个显著的SNP-SNP上位性组合与分枝大小、角度和生物量性状显著关联，结合转录组数据结果，最终获得15个TF-靶基因，miRNA-靶基因构建的调控网络。（4）筛选出不同环境下表达稳定的基因10个和易受环境影响的基因15个，并发现尾叶桉分枝相关基因与环境因子间存在显著的互作效应。本项目综合利用分子遗传学、数量遗传学和最新的统计分析方法对尾叶桉分枝变异的遗传调控进行研究，这将为林木分枝特性遗传改良及优良无性系的培育提供理论与技术基础。