向日葵抗旱自交系叶片转录组SNP位点信息挖掘

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0335

中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (9): 106-114.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0335

向日葵抗旱自交系叶片转录组SNP位点信息挖掘

温玉洁¹(), 赵雅杰², 朱孔艳¹, 赵榕¹, 王猛¹, 乔益民³, 包海柱¹(), 高聚林¹()

¹ 内蒙古农业大学农学院，呼和浩特 010019
² 内蒙古农牧业科学院，呼和浩特 010031
³ 内蒙古杭锦后旗益民种子有限责任公司，内蒙古杭锦后旗 015400

收稿日期:2022-05-07 修回日期:2022-08-15 出版日期:2023-03-25 发布日期:2023-03-23
通讯作者: 包海柱，男，1971年出生，内蒙古通辽人，硕士生导师，博士，主要从事向日葵遗传育种研究，通信地址：010019 内蒙古自治区呼和浩特市赛罕区学苑东街，内蒙古农业大学农学院，Tel：13674759766，E-mail：bhz2009@126.com。高聚林，男，1964年出生，内蒙古鄂尔多斯人，教授，博士生导师，主要从事作物生理生态及决策系统研究。通信地址：010019 内蒙古自治区呼和浩特市赛罕区学苑东街，内蒙古农业大学农学院，Tel：13704753317，E-mail：nmgaojulin@163.com。
作者简介:
温玉洁，女，1998年出生，山西大同人，在读硕士，研究方向：向日葵抗旱遗传育种。通信地址：010019 内蒙古自治区呼和浩特市赛罕区学苑东街内蒙古农业大学农学院，Tel：0477-15384895178，E-mail：wen20210511@163.com。
基金资助:
“油用向日葵抗旱种质资源创新与“三系”杂交种选育”(YZGC2017003); “基于组学联合分析的油用向日葵抗旱机制研究”(2019MS03049); 内蒙古自治区直属高校基本科研业务费(BR22-11-01)

Information Mining of SNP Sites in the Leaf Transcriptome of Sunflower Drought-resistant Inbred Lines

WEN Yujie¹(), ZHAO Yajie², ZHU Kongyan¹, ZHAO Rong¹, WANG Meng¹, QIAO Yimin³, BAO Haizhu¹(), GAO Julin¹()

¹ College of Agriculture, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010019
² Inner Mongolia Academy of Agriculture and Animal Husbandry, Hohhot 010031
³ Inner Mongolia Hangjinhou Banner Yimin Seed Co., LTD., Hangjinhou Banner, Inner Mongolia 015400

Received:2022-05-07 Revised:2022-08-15 Online:2023-03-25 Published:2023-03-23

摘要/Abstract

摘要：

为探究响应向日葵干旱胁迫的转录组SNP标记信息，以向日葵抗旱自交系17062为供试材料，利用RNA-seq技术结合生物信息学分析方法，对SNP标记进行统计分析。结果表明，SNP类型分析中，转换率占62.82%，颠换率占37.17%，转换中以C/T发生频率最高，为31.51%。功能原件分布中，分布在外显子区的SNP数量为178744.3个，显著多于其他功能元件。对SNP位点序列注释发现，有76678条SNP基因具有GO注释，4379条具有KEGG注释。筛选GO注释排序前30位(Top30)差异基因(DEGs)中重复存在的SNP基因序列，得到1542条，其中650条基因序列有GO注释。这些差异基因涉及到了多个生物功能与重要代谢途径，对向日葵转录组SNP标记开发、向日葵抗旱种质资源鉴定及抗旱“三系”杂交种选育具有重要意义。

关键词: 向日葵, 干旱胁迫, 叶片, SNP

Abstract:

In order to explore the transcriptome SNP markers in response to drought stress in sunflower, with the sunflower drought resistant inbred line 17062 as the experimental material, RNA-seq technology combined with bioinformatics analysis method was used to statistically analyze SNP markers. The results showed that in SNP type analysis, the conversion rate accounted for 62.82%, and the inversion rate accounted for 37.17%. In the conversion, the frequency of C/T was the highest, which was 31.51%. In the distribution of functional elements, the number of SNP distributed in exons was 178744.3, which was significantly more than that of other functional elements. The sequence annotation of SNP sites found that 76678 SNP genes had GO annotation and 4379 had KEGG annotation. The repeated SNP gene sequences in the Top30 GO annotation ranking (Top30) differential genes (DEGs) were screened, and 1542 genes were obtained, of which 650 gene sequences had GO annotation. These differential genes are involved in multiple biological functions and important metabolic pathways, which are of great significance for the development of SNP markers in sunflower transcriptome, the identification of drought resistant germplasm resources, and the selection of drought resistant “three-line” hybrids.

Key words: sunflower (Helianthus annuus L.), drought stress, leaf, SNP

温玉洁, 赵雅杰, 朱孔艳, 赵榕, 王猛, 乔益民, 包海柱, 高聚林. 向日葵抗旱自交系叶片转录组SNP位点信息挖掘[J]. 中国农学通报, 2023, 39(9): 106-114.

WEN Yujie, ZHAO Yajie, ZHU Kongyan, ZHAO Rong, WANG Meng, QIAO Yimin, BAO Haizhu, GAO Julin. Information Mining of SNP Sites in the Leaf Transcriptome of Sunflower Drought-resistant Inbred Lines[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(9): 106-114.

图/表 8

参考文献 27

[1]	BADOUIN H, GOUZY J, GRASSA C J, et al. The sunflower genome provides insights into oil metabolism, flowering and Asterid evolution[J]. Nature, 2017, 546(7656).
[2]	李一男. 向日葵产业现状调查及发展前景预测[J]. 农业开发与装备, 2020(4):41,44.
[3]	FAHAD S, BAJWA AA, NAZIR U, et al. Crop Production under drought and heat stress: plant responses and management options[J]. Frontiers in plant science, 2017(8):1-16.
[4]	HNLMBERG N. Improving stress tolerance in plants by gene transfer[J]. Trends in plant sci, 1998, 930:1361-1366.
[5]	畅志鹏, 孙莹莹, 李佳阳, 等. 柠条CkCAD基因的克隆转化及其抗旱功能分析[J]. 草业学报, 2021, 30(3):68-80.
[6]	卢思, 张哲, 刘丹, 等. 闽楠叶片响应干旱胁迫的蛋白质组分析[J]. 西北植物学报, 2019, 39(2):258-267.
[7]	孙瑞芬, 张艳芳, 牛素清, 等. 向日葵HaACO1基因的表达分析及功能验证[J]. 生物技术通报, 2021, 37(9):114-124. doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1482
[8]	姚莹, 王伟, 孙永媛, 等. 沙棘HrTCP转录因子家族鉴定及其干旱胁迫下的表达分析[J]. 西北植物学报, 2021, 41(4):576-584.
[9]	唐立群, 肖层林, 王伟平. SNP分子标记的研究及其应用进展[J]. 中国农学通报, 2012, 28(12):154-158.
[10]	郝岗平, 杨清, 吴忠义, 等. 植物的单核苷酸多态性及其在作物遗传育种中的应用[J]. 植物学通报, 2004(5):618-624.
[11]	DUAN D D, ZHANG H M. A single SNP in NRT1.1B has a major impact on nitrogen use efficiency in rice[J]. Science China (life sciences), 2015, 58(8):827-828.
[12]	刘易科, 朱展望, 陈泠, 等. 基于SNP标记揭示中国小麦品种(系)的遗传多样性[J]. 作物学报, 2020, 46(2):307-314.
[13]	梁慧珍, 李卫东, 王辉, 等. SNPs在大豆等作物遗传及改良中的应用[J]. 中国农学通报, 2004(5):23-27.
[14]	LIU G, ZHAO T T, YOU X Q, et al. Molecular mapping of the Cf-10 gene by combining SNP/InDel-index and linkage analysis in tomato (Solanum lycopersicum)[J]. BMC plant biology, 2019, 19(15):1-14. doi: 10.1186/s12870-018-1600-2
[15]	刘小红. 基于RNA-seq技术的玉米SNP和InDel标记分析[J]. 分子植物育种, 2021, 19(4):1182-1189.
[16]	王晓歌, 阴祖军, 王俊娟, 等. 陆地棉转录组耐盐相关SNP挖掘及分析[J]. 分子植物育种, 2016, 14(6):1524-1532.
[17]	SATO K, CLOSE T J, BHAT P, et al. Single nucleotide polymorphism mapping and alignment of recombinant chromosome substitution lines in barley[J]. Plant cell physiol, 2011, 52(5):728-737. doi: 10.1093/pcp/pcr024 pmid: 21427110
[18]	刘峰, 谢玲玲, 弭宝彬, 等. 辣椒转录组SNP挖掘及多态性分析[J]. 园艺学报, 2014, 41(2):343-348.
[19]	BEOOKES A J. The essence of SNPs[J] Gene, 1999, 234(2):177-186. doi: 10.1016/s0378-1119(99)00219-x pmid: 10395891
[20]	COLLINS D W, JUKES T H. Rates of transition and transversion in coding sequences since the human-rodent divergence[J] Genomics, 1994, 20:386-396. doi: 10.1006/geno.1994.1192 pmid: 8034311
[21]	付苏宏, 雷鸣, 张勇群, 等. 菊叶香藜转录组单核苷酸多态性(SNP)信息挖掘及功能注释分析[J]. 西南农业学报, 2019, 32(4):734-740.
[22]	吴建波, 王小丹. 高寒草原优势种紫花针茅叶片解剖结构对青藏高原高寒干旱环境适应性分析[J]. 植物生态学报, 2021, 45(3):265-273.
[23]	吴建慧, 崔艳桃, 赵倩竹. 干旱胁迫下4种委陵菜属植物叶片的超微结构[J]. 草业科学, 2012, 29(11):1724-1730.
[24]	邢钟毓, 李连国, 郭金丽, 等. 干旱胁迫对蒙原欧李光合特性及叶肉细胞超微结构的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2019, 37(6):37-42.
[25]	HUSEYNOVA I M, SULEYMANOV S Y, RUSTAMOVA S M, et al. Drought induced changes in photosynthetic membranes of two wheat (Triticum aestivum L.) cultivars[J]. Biochemistry (Moscow), 2009, 74(8):903-909. doi: 10.1134/S0006297909080124 URL
[26]	SHAO R X, XIN L F, ZHENG H F, et al. Changes in chloroplast ultrastructure in leaves of drought-stressed maize inbred lines[J]. Photosynthetica, 2016, 54(1):74-80. doi: 10.1007/s11099-015-0158-6 URL
[27]	黄霄, 张令梅. 植物类囊体膜与抗旱性关系研究[J]. 安徽农业科学, 2009, 37(18):8320-8321,8330.

样品	原始测序数目(M)	筛选后序列数目(M)	Q30/%	GC/%
CKAX1	53.42	52.04	92.51	45.55
CKAX2	44.38	43.23	92.65	45.63
CKAX3	54.05	52.68	92.61	45.63
TAX1	53.09	51.73	92.47	44.89
TAX2	52.24	50.91	92.60	44.97
TAX3	50.80	49.51	92.15	45.02

样品	原始测序数目(M)	筛选后序列数目(M)	Q30/%	GC/%
CKAX1	53.42	52.04	92.51	45.55
CKAX2	44.38	43.23	92.65	45.63
CKAX3	54.05	52.68	92.61	45.63
TAX1	53.09	51.73	92.47	44.89
TAX2	52.24	50.91	92.60	44.97
TAX3	50.80	49.51	92.15	45.02

类型		转换			颠换
类型		A/G	C/T	合计	A/T	A/C	G/C	G/T	合计
TAX1	SNP 数目	172896	174095	346991	61632	51422	41816	51452	206322
TAX1	概率	31.25%	31.46%	62.71%	11.14%	9.29%	7.56%	9.30%	37.29%
TAX2	SNP 数目	164653	165744	330396	58637	49052	39755	48626	196070
TAX2	概率	31.28%	31.48%	62.76%	11.14%	9.32%	7.55%	9.24%	37.24%
TAX3	SNP 数目	149502	149839	299341	52336	44252	36235	43563	176386
TAX3	概率	31.43%	31.50%	62.92%	11.00%	9.30%	7.62%	9.16%	37.08%
CKAX1	SNP 数目	158252	159520	317772	55763	47091	38414	46559	187827
CKAX1	概率	31.30%	31.55%	62.85%	11.03%	9.31%	7.60%	9.21%	37.15%
CKAX2	SNP 数目	139619	140748	280367	49027	41419	34115	41027	165588
CKAX2	概率	31.31%	31.56%	62.87%	10.99%	9.29%	7.65%	9.20%	37.13%
CKAX3	SNP 数目	151778	152704	304482	53439	46047	36879	44686	180051
CKAX3	概率	31.32%	31.52%	62.84%	11.03%	9.50%	7.61%	9.22%	37.16%

类型		转换			颠换
类型		A/G	C/T	合计	A/T	A/C	G/C	G/T	合计
TAX1	SNP 数目	172896	174095	346991	61632	51422	41816	51452	206322
TAX1	概率	31.25%	31.46%	62.71%	11.14%	9.29%	7.56%	9.30%	37.29%
TAX2	SNP 数目	164653	165744	330396	58637	49052	39755	48626	196070
TAX2	概率	31.28%	31.48%	62.76%	11.14%	9.32%	7.55%	9.24%	37.24%
TAX3	SNP 数目	149502	149839	299341	52336	44252	36235	43563	176386
TAX3	概率	31.43%	31.50%	62.92%	11.00%	9.30%	7.62%	9.16%	37.08%
CKAX1	SNP 数目	158252	159520	317772	55763	47091	38414	46559	187827
CKAX1	概率	31.30%	31.55%	62.85%	11.03%	9.31%	7.60%	9.21%	37.15%
CKAX2	SNP 数目	139619	140748	280367	49027	41419	34115	41027	165588
CKAX2	概率	31.31%	31.56%	62.87%	10.99%	9.29%	7.65%	9.20%	37.13%
CKAX3	SNP 数目	151778	152704	304482	53439	46047	36879	44686	180051
CKAX3	概率	31.32%	31.52%	62.84%	11.03%	9.50%	7.61%	9.22%	37.16%

GO条目（1级）	GO条目（2级）	SNP数量/个
生物过程	半乳糖醛酸酯的生物合成工艺	2
	光合作用	25
	细胞壁组织	41
	还原戊磷酸循环	12
	光合作用，光系统I中的光捕获	8
	光合作用、光收集	3
	细胞壁生物发生	5
	光刺激反应	22
	木聚糖代谢过程	4
	蛋白质发色团连锁	13
细胞成分	非原质体	48
	胞外区	82
	细胞壁	52
	叶绿体类囊体膜	52
	微管	38
	膜锚定组分	25
	叶绿体类囊体	32
	类囊体	30
	光合体系I	12
	植物型细胞壁	31
分子功能	转录抑制因子活性，金属离子调控序列特异性DNA结合	2
	磷酸酮激酶活性	0
	微管结合	37
	叶绿素结合	12
	蛋白激酶结合	10
	木葡聚糖：木葡聚糖转移酶活性	4
	核酮糖-二磷酸羧化酶的活性	5
	O-乙酰转移酶活性	9
	snoRNA结合	10
	微管运动活动	19

向日葵抗旱自交系叶片转录组SNP位点信息挖掘

Information Mining of SNP Sites in the Leaf Transcriptome of Sunflower Drought-resistant Inbred Lines

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 27

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

作者中心

审者中心

在线期刊

联系我们

[1]	杨小霞, 严加坤. 干旱胁迫对不同年代谷子苗期根系表型的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(7): 24-32.
[2]	何莉娟, 洪明伟, 吴兴恩, 张鸿昌, 任静, 白春兰, 王正合, 杨荣萍, 张宏. 光碳核肥对石榴叶片矿质元素含量的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(7): 46-50.
[3]	陈慧玲, 刘华, 黄国伟, 马林江, 周雄, 张新叶. 湖北16个山桐子野生资源分布区叶片形态多样性分析[J]. 中国农学通报, 2023, 39(5): 63-68.
[4]	刘志军, 辜柳霜, 闫超, 冯岗, 贺春萍, 吴伟怀, 曾鑫年, 易克贤. 有机硅助剂对7种杀虫剂在剑麻叶上润湿性能的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(1): 112-116.
[5]	马元花, 印彩霞, 王红玉, 刘宇轩, 刘前通, 张泽. 基于高光谱的棉花叶片磷含量估测模型[J]. 中国农学通报, 2023, 39(1): 123-132.
[6]	纪洪亭, 赵韩伟, 王勇, 曾燕楠, 程润东, 王庆南, 赵荷娟. 2种植物生长延缓剂对向日葵穴盘苗素质的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(8): 1-8.
[7]	谷书杰, 钱禛锋, 娄永明, 沈庆庆, 普凤雅, 曾丹, 马豪, 何丽莲, 李富生. 接种内生菌对干旱胁迫下甘蔗的生理影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(6): 42-47.
[8]	张彬, 李金秀, 王震, 石利朝, 李金榜. 干旱胁迫下‘宛麦632’的抗旱性分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(36): 12-16.
[9]	张雯, 马依努尔·加马力, 李贺平, 王敏, 韩守安, 谢辉, 麦合木提·图如普, 周雪薇, 艾尔买克·才卡斯木, 潘明启. 80份葡萄品种叶片包裹和食用特性评价[J]. 中国农学通报, 2022, 38(34): 130-137.
[10]	李婷婷, 陈红. 刺梨叶片愈伤组织诱导及抗褐化研究[J]. 中国农学通报, 2022, 38(32): 12-21.
[11]	黄发新, 宋晓波, 陈凌娜, 齐季, 徐永杰. 核桃物候期与叶、果表型可塑性研究[J]. 中国农学通报, 2022, 38(31): 49-54.
[12]	王文萱, 李云鹏, 徐鹤宁, 赵鑫, 马柔, 张丽娜, 张莹莹. 水茄叶片总皂苷超声提取工艺的研究[J]. 中国农学通报, 2022, 38(30): 118-125.
[13]	赵丽娟, 只佳增, 张建春, 杜浩, 周劲松, 刘学敏, 张荣琴. 香蕉种质资源叶片表型性状多样性分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(30): 56-64.
[14]	孙志广, 潘根, 陈庭木, 李景芳, 赵利君, 迟铭, 徐波, 邢运高, 刘金波, 刘晓敏, 葛高宁, 徐锦涛, 王宝祥, 徐大勇. 基于SNP标记的穞稻与栽培稻的遗传多样性分析及萌发耐淹性评价[J]. 中国农学通报, 2022, 38(30): 6-13.
[15]	石杨, 尹希龙, 李王胜, 兴旺. PEG模拟干旱胁迫对耐旱型与干旱敏感型甜菜种质形态指标的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(29): 45-51.