近日，中國林科院熱林所聯(lián)合浙江農(nóng)林大學、中國農(nóng)科院生物技術所、中國農(nóng)科院作物所、加拿大多倫多大學等高校和研究所系統(tǒng)開展了桉樹生長發(fā)育和響應脅迫的轉錄組和可變剪接（alternative splicing）分析研究。該研究以巨桉GL1為材料，對不同組織、發(fā)育階段和脅迫處理的201個樣品開展了全面的基因表達譜和可變剪接分析，共獲得超過1800 Gb的數(shù)據(jù)，經(jīng)過組裝、注釋，共發(fā)現(xiàn)2046個新基因，14195個新轉錄本。研究發(fā)現(xiàn)10416個基因存在可變剪接事件，約占桉樹總基因的33.49%，通過RT-PCR對預測可變剪接的基因進行了進一步驗證。研究提供了高質量的桉樹不同組織和發(fā)育以及脅迫響應的表達譜和可變剪接數(shù)據(jù)，為研究人員提供了便捷的交互式可視化查詢數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站（https://bar.utoronto.ca/eplant_eucalyptus），完善和豐富了桉樹基因組信息，為定向培育高產(chǎn)、優(yōu)質的桉樹栽培品種提供完善的數(shù)據(jù)支撐和科學依據(jù)。

    研究同時對巨桉組織特異性表達、次生生長、不定根誘導、生理年齡、響應脅迫和磷、硼營養(yǎng)缺乏等大量差異表達基因和差異可變剪接事件進行分析，篩選出大量關鍵基因，發(fā)現(xiàn)關鍵轉錄因子和調控基因發(fā)生差異可變剪接。在此過程中發(fā)現(xiàn)桉樹隨野外生長時間增加，可變剪接事件也明顯增加，說明可變剪接事件是木本植物長期野外適應中應對環(huán)境變化的一個重要機制。剪接因子SR在桉樹響應脅迫和營養(yǎng)缺乏中起著關鍵的作用。

    研究采用WGCNA等對基因可變剪接事件和基因表達模式進行共表達分析，發(fā)現(xiàn)關鍵調控基因可以通過差異AS事件作為多層級調控的上游調控生長發(fā)育、響應脅迫等多個生物學過程。在此基礎上，重點對木質素合成通路進行解析，發(fā)現(xiàn)KNAT3 和IRL3兩個關鍵基因通過可變剪接在上游調控木質素合成的關鍵轉錄因子進一步參與桉樹木質素的形成。這些研究對于揭開桉樹木材形成的遺傳控制機制和木本植物野外長期適應性機制提供了新的線索和途徑。

    相關成果以“Profiling of the gene expression and alternative splicing landscapes of Eucalyptus grandis”為題發(fā)表在植物學一區(qū)TOP期刊Plant Cell and Environment。中國林科院熱林所副研究員范春節(jié)、天津農(nóng)科院博士呂明杰為論文第一作者，浙江農(nóng)林大學教授張進、中國農(nóng)科院生物技術所研究員王歡為通訊作者。本研究得到了國家重點研發(fā)計劃課題、中國林科院院基金、浙江省農(nóng)業(yè)（林木）新品種選育重大科技專項等項目資助。（范春節(jié)）

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