【摘 要】
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榛子是我国重要的经济作物,频繁形成空壳果实将导致榛子(Corylus spp.)的减产。现已证明空壳果实的形成与胚败育有关,控制种仁发育的相关基因还不清楚。本研究旨在确定榛子胚败育相关基因。本实验对四株结有空壳果实的突变株(Empty1至Empty4,C.heterophylla)和四个野生种质(Full1至Full4,C.heterophylla)进行了全基因组重测序和单核苷酸多态性(SNP)分
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榛子是我国重要的经济作物,频繁形成空壳果实将导致榛子(Corylus spp.)的减产。现已证明空壳果实的形成与胚败育有关,控制种仁发育的相关基因还不清楚。本研究旨在确定榛子胚败育相关基因。本实验对四株结有空壳果实的突变株(Empty1至Empty4,C.heterophylla)和四个野生种质(Full1至Full4,C.heterophylla)进行了全基因组重测序和单核苷酸多态性(SNP)分析。对Empty1与Full1、Empty2与Full2、Empty3与Full3、Empty4与Full4、以及Empty1至Empty4的SNP进行配对比较,发现4种空壳果实突变株中有3,081个共有的SNP,外显子区域中的215个同义SNP分布在178个候选基因中。SNP杂合度分析显示,样品中纯合型SNP和杂合型SNP的平均比率分别为0.409和0.591。GO功能富集分析表明,候选基因主要富集在结合、催化活性、分子传感器活动、转运活性和分子功能调节。其中,Empty1–4的178个基因中有18个具有纯合型SNP。淀粉合成酶4(SS4)启动子区顺式表达元件含有RY元件,RY元件控制某些基因的种子特异性表达。Empty1–4种仁细胞中几乎没有淀粉粒,而Full1–Full4种仁细胞中淀粉粒含量较多。空壳榛子表型有较重的坚果壳,意味着光合产物优先运输到外壳而不是种仁。综上所述,我们认为乙酰辅酶A羧化酶1(ACC1),钠离子/氢离子交换蛋白2(NHX2),UDP–糖基转移酶74E2(UGT74E2),DEFECTIVE IN MERISTEM SILENCING 3(DMS3),柠檬酸转运蛋白(DTX43或FRD3)和SS4基因的单核苷酸变异可能引起胚败育,导致空壳果实的形成。该研究结果将对候选基因的鉴定和无核种质的开发提供了新的依据。
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