全 文 ：第 50 卷 第 9 期
2 0 1 4 年 9 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 50，No. 9
Sep．，2 0 1 4
doi:10．11707 / j．1001-7488．20140905
收稿日期: 2013 － 12 － 05; 修回日期: 2014 － 02 － 26。
基金项目: 国家科技支撑项目“油茶高产优质新种质创制”(2009BADB1B01) ; 油茶产业升级关键技术研究与示范(2009BADB1B00)。
* 姚小华为通讯作者。
油茶花发育转录组测序及相关基因表达分析*
胡玉玲 姚小华 任华东 王开良 林 萍
(中国林业科学研究院亚热带林业研究所 富阳 311400)
摘 要: 通过对油茶成花过程的转录组测序及其成花相关基因的表达分析，结果表明: 转录组测序总共获得
28 448 847个 reads，5 742 023 480 bp 数据量，GC 含量为 46. 52% ; 拼接成大于 200 bp 以上的 Unigenes 有 94 476
条，N50 长度为 806 bp，其中1 kbp以上的 Unigenes 共 12 643 条，占 Unigene 总数的 13. 38% ; Unigenes 在各数据库中
功能注释数目，在 COG 中有 9 095 条，在 GO 中有 27 201 条，在 KEGG 中有 6 431 条，在 Swissprot 中有 24 534 条，在
TrEMBL 中有 36 393 条，在 Nr 中有 36 400 条，在 Nt 中有 30 858 条; 茎尖中 FLC，FCA 和 FT 基因表达量较 AP1，AP2
和 PI 基因低，FT 基因 ( ID:Unigene60063)是油茶成花的关键基因，PI 基因 ( ID:Unigene56059) 与雄蕊发育关系
紧密。
关键词: 油茶; 转录组; 高通量测序; 成花基因; 成花途径
中图分类号: S718. 46 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2014)09 － 0036 － 08
Sequencing of Transcriptome Ｒelevant to Flowering and Analysis of Floral-Ｒelated
Genes Expression in Camellia oleifera
Hu Yulin Yao Xiaohua Ｒen Huadong Wang Kailiang Lin Ping
(Ｒesearch Institute of Subtropical Forestry，Chinese Academy of Forestry Fuyang 311400)
Abstract: In this study，total ＲNA of stem apex and bud in Camellia oleifera was sequenced and its flowering relation
genes were analysis． The results showed that transcriptome sequencing revealed a total of 28 448 847 reads，
5 742 023 480 bp data，and 46． 52% GC content in whole genome． The Unigenes numbers with more than 200 bp were
94 476，and the Unigenes were very similar with grape’s． The N50 length was 806 bp，and 1 kbp or longer Unigenes
were 12 643，accounting for 13. 38% of total Unigenes database． The annotation number of Unigenes function in each
database was :9 095 Unigenes in COG，27 201 Unigenes in GO，6 431 Unigenes in KEGG，24 534 Unigenes in
Swissprot，36 393 Unigenes in TrEMBL，36 400 Unigenes in Nr，and 30 858 Unigenes in Nt． The expression profile
showed that FLC，FCA，FT expression were lower than AP1，AP2，PI expression in the stem apex． The FT gene ( ID:
Unigene60063) may be a key gene for Camellia flower，and PI genes ( ID:Unigene56059) are closely related with the
stamen development．
Key words: Camellia oleifera; transcriptome; high-throughout sequencing; flowering genes; flowering way
山茶属(Camellia)油茶组( Sect． Oleifera)植物
是我国重要的木本油料树种，茶油富含的不饱和脂
肪酸对人体具有重要的保健功能(韩宁林等，2009;
王文杰等，2007)，其中油茶(Camellia oleifera)是我
国目前第一位的主栽物种，不管其栽培面积还是产
量都居主导位置 (庄瑞林，2008)。油茶是典型的
“抱子怀胎”植物，雌雄同花，花期一般在 10 月初到
翌年 2 月，盛花期在 11 月中旬(查小华等，2012)。
春梢生长量非常大，一般春梢占三梢(春梢、夏梢和
秋梢)98%以上(唐光旭，1984)。油茶花开在当年
生的春梢上，花量非常大，一支 7 张叶片的春梢上常
常能开 30 朵以上，因此春梢是油茶的主要结果枝，
与油茶产量密切相关(黎章矩等，1992; 曾燕如等，
2009)。油茶是典型的常绿植物，春梢上的叶片一
般有 15 ～ 16 个月的寿命，春梢一般 3 月中下旬开始
萌发，5 月初开始花芽分化。油茶自交可育性低，如
果花期遇到寒冷和阴雨天气会影响授粉受精，同时
幼果树上过冬，不同品种及立地条件下的油茶产量
第 9 期 胡玉玲等: 油茶花发育转录组测序及相关基因表达分析
差异非常大(林少韩等，1981; 高本年，1981)。因
此研究油茶花发育特点，并对花期及花器官形成进
行有效调控，对解决油茶产量及提高油茶育种效率
具有重要作用。目前对花发育调控方式主要有 2
种，即通过农事和转基因手段，转基因技术成功运用
于油茶的花发育调控，其调控效果较农事手段明显。
转基因成功的关键，除建立良好的遗传转化体系外，
就是要清楚被调控生物的分子发育机制。
目前对油茶的成花机制研究鲜有报道，多数研
究侧重于花芽形态和受精方面的研究 (袁德义等，
2011; 王湘南等，2011)。全基因组测序是研究生
物发育分子机制的重要内容和手段，但是油茶的染
色体数为 2n = 90，其基因组非常庞大，基于目前的
测序条件，其成本相当昂贵。从目前相关文献来看，
侧重了解生物发育某一方面的基因表达，最有效的
办法是通过新一代测序技术对油茶花发育过程的转
录组进行高通量测序(Mortazavi et al．，2008)。目前
油茶转录组测序虽然也取得一些进展 (林萍等，
2011; 陈英等，2011)，但是侧重在花发育方面的研
究却未见报道。本文对油茶花发育过程的 6 个阶段
的转录本进行高通量测序，并探讨花发育相关基因
FLC ( Flowering locus C )，FCA ( Flowering time
control)，FT ( Flower locus T)，AP1 ( Apetala1 )，AP2
(Apetala2)和 PI( Pistillata)在花芽发育过程中的表
达变化，以期为油茶成花机制研究提供基础数据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
油茶长林 4 号(Camellia oleifera‘ChangLin 4’)
优良无性系。
1. 2 采样方法
根据相关文献报道(庄瑞林，2008; 袁德义等，
2011; 王湘南等，2011)，分别在花芽分化前(5 月 8
日)、萼片形成期(5 月 28 日)、花瓣形成期(6 月 15
日)、雌雄蕊形成期(7 月 3 日)、子房和花药形成期
(7 月 25 日)及雌雄蕊成熟期(8 月 25 日)采集花芽
用于总 ＲNA 分离及转录组测序; 在春梢萌芽期(3
月 19 日)分别采集新芽和根尖，而后每隔 10 天取 1
次茎尖，最后 1 次为 5 月 28 日(花芽分化完成进入
萼片形成期)。样品采集后置于液氮中带回，放在
－ 80 ℃的超低温冰箱中保存备用。
1. 3 ＲNA 提取
ＲNA 提取采用艾德莱公司 EASYspin Plus 植物
ＲNA 快速提取试剂盒(目录号: ＲN38)，采用微量分
光光度计 Nanodrop 2000 及琼脂糖凝胶电泳检测
ＲNA 质量，保证 ＲNA 样品浓度 400 ng·μL － 1，
28S∶ 18S大于 1. 8。
1. 4 转录组上机测序样品的制备
利用富含 ploy( T)低吸附磁珠对 Total ＲNA 中
的 mＲNA 进行富集纯化处理，在高温条件下，利用
二价阳离子打断 mＲNA 以选取合适大小的目的片
段，利用反转录酶和随机引物将打断后 mＲNA 片段
反转录形成 cDNA 第 1 条链，然后加入缓冲液、
dNTPs，在 ＲNase H 和 DNA polymerase I 的作用下合
成第 2 条 cDNA，对反转录合成的双链 cDNA 进行末
端修复、3’末端加 A、连接接头，通过琼脂糖凝胶电
泳，筛选一定范围大小的片段。将前步处理好的样
品进行精确定量( qubit)，在芯片( flow cell)表面进
行桥式 PCＲ，使 DNA 片段扩增为单分子 DNA 簇(此
过程在 Cluster Station 中进行)，单分子 DNA 簇形成
后将 Flow cell 移入 Hi-Seq 中，进行 Illumina HiSeqTM
2000 测序。
1. 5 转录组测序数据处理与分析
测序得到的原始数据去除只含有测序接头序
列，或 N 含量过高以及过短的序列数据。利用
Trinity( http:∥ trinityrnaseq． sourceforge． net)软件通
过序列之间的 Overlap 将序列延伸成 Contig，再根据
序列的 Paired-end 信息，将 Contig 连接成转录本序
列; 对于 Trinity 组装结果，通过组装的 Component
从潜在的可变剪接转录本选取组装最长的转录本作
为该样品的 Unigene 序列，最后将 Unigene 序列与
Nr，Nt，SwissProt，TrEMBL，GO，COG，KEGG 数据库
比对，获得 Unigenes 的注释信息。如果不同库之间
的比对结果有矛盾，则按 Nr，Swiss-Prot，KEGG 和
COG 的优先级确定 Unigene 的序列方向，比对不上
的 Unigenes 则用软件 ESTScan 预测其编码区并确
定序列的方向。
1. 6 Ｒeal Time-PCＲ
根据相关文献及前期试验在转录组测序数据
中，利用同源比对，筛选出 FT，FCA，FLC，AP1，AP2
和 PI 基因序列，利用 Primer 5 进行引物设计，引物
序列见表 1。将 1. 3 中提取的 ＲNA，通过 TAKAＲA
公司 PrimeScript@ Ｒeverse Transcriptase 试剂盒(商品
编号: D2680A)方法(参考说明书)合成 cDNA 第 1
链，取其中 4 μL 合成产物稀释 10 倍，用于试验; 采
用 CESA 内参(Zhou et al．，2013)，根据 TAKAＲA 公
司 SYBＲ@ Premix Ex TaqTM ( Tli ＲNaseh Plus) (商品
编号为 DＲＲ420S)说明书进行荧光定量 PCＲ 反应
(ABI 7300)，每个反应重复 3 次。
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林 业 科 学 50 卷
表 1 引物序列
Tab． 1 Primer sequences
基因名称
Gene name
引物序列
Primer sequences
基因长度
Gene length / bp
退火温度
Annealing temperature(Tm ) /℃
FT
FTF: 5-GATGCTCCCAGCCCAAGTGAT-3
FTＲ: 5 -CTCCGCAAAGTCCCGAGTGTT-3
231 61. 9
FCA
FCAF: 5-TCATCAGAGGACCAAGACGACG-3
FCAＲ: 5-TGGTGTGGGCAGATGGATAGAG-3 138 61. 9
FLC
FLCF: 5-GCAAATCTGGACTCTGCTTCAC-3
FLCＲ: 5-GAGGTGGATTGGTCAAGAAAGC-3 205 60. 1
AP1
AP1F: 5-GGAGATGCGTGCTTGTTGAGGA-3
AP1Ｒ: 5-ACCCTAAGCCTCCCAACAGCAT-3 247 61. 9
AP2
AP2F: 5-GCTGCTTCACCACTCTTACCTCT-3
AP2Ｒ: 5-CACTGAGTCTGAGGTGGAAGGTA-3 202 62. 0
PI
PIF: 5-TGGAAAGATGCTGGAGGAGGATA-3
PIＲ: 5-AGGCTTCTCTCCCACACAAAACA-3 255 60. 2
2 结果与分析
2. 1 转录组分析
2. 1. 1 转录组样品原始测序 reads 的数据结果与评
估 将花芽发育的 6 个时期的 ＲNA 按照等量的方
式混合成 1 个样，测序总片段数 ( total reads) 为
28 448 847条，总碱基数为 5. 74 Gbp，GC 含量为
46. 52%。CycleQ 是测序质量评估的一个重要标
准，其值越大测序误差越小，从图 1 可以看出本次测
序 CycleQ20 percentage 为 100. 00%，CycleQ30
percentage 绝大部分也接近 100. 00%，说明测序结
果符合要求，可以进行后续分析。
2. 1. 2 测序数据组装及结果统计 使用 Trinity 软
件对样品数据进行组装，获得对应的 Transcripts(转
录本)序列。Trinity 是一个专门对高通量 ＲNA-seq
数据进行全长转录本构建的软件，不同于其他的组
装软件，最终构建出来的全长转录本不包含 Gap，是
一个比较好的无基因组全长转录本的组装软件。
N50 长度是衡量组装效果的一个重要指标，从表 2
中 Contig 和 Transcripts 的 N50 长度的数值大小可以
看出，组装效果基本符合要求。
图 1 CycleQ 分布
Fig． 1 Distribution map of the CycleQ
表 2 测序数据组装和统计
Tab． 2 Sequencing data assembling and statistics
重叠群 Contigs 转录本 Transcripts
重叠群长度
Contig length / bp
总数
Total number
占总数百分比
Percentage(% )
转录本长度
Transcript length / bp
总数
Total number
占总数百分比
Percentage(% )
0 ～ 300 5 150 211 98. 71 200 ～ 300 48 993 30. 96
300 ～ 500 35 277 0. 68 300 ～ 500 37 781 23. 87
500 ～ 1 000 18 361 0. 35 500 ～ 1 000 30 411 19. 22
1 000 ～ 2 000 9 602 0. 18 1 000 ～ 2 000 27 357 17. 29
2 000 + 4 180 0. 08 2 000 + 13 721 8. 67
总数 Total number 5 217 631 158 263
总长度 Total length 262 993 383 126 640 737
N50 长度 N50 length 49 1 381
平均长度 Mean length 50. 404 75 800. 191 7
83
第 9 期 胡玉玲等: 油茶花发育转录组测序及相关基因表达分析
2. 1. 3 Unigenes 数据库构建 由于后续的表达谱
分析是建立在同一个参考基因的基础上，故采用相
似度的方式构建 Unigenes 数据库，即当序列的比对
长度达到较长序列的 80%或者较短序列的 90%时，
认为 2 条序列同源; 取较长的序列作为代表，对样
品先前聚类得到的基因序列作进一步的聚类，整合
得到该项目物种 Unigenes 数据库。从表 3 看出共得
到 Unigenes 94 476 条，其中长度在 1 kbp 以上的
Unigenes 有 12 643 条，占 Unigene 库 总 数 的
13. 38%，N50 长度为 806 bp，说明组装效果较好。
表 3 Unigenes 长度统计结果
Tab． 3 The statistical results of unigenes length
Unigenes 长度
Unigenes length / bp
总数
Total number
占百分比
Percentage(% )
200 ～ 300 40 923 43. 32
300 ～ 500 27 155 28. 74
500 ～ 1 000 13 755 14. 56
1 000 ～ 2 000 8 386 8. 88
2 000 + 4 257 4. 51
总数 Total number 94 476
总长度 Total length 53 644 108
N50 长度 N50 length 806
平均长度 Mean length 567. 806 723 400 652
2. 1. 4 Unigenes 与其他物种相似性比较 从图 2
可以看出，在目前的 Nr 数据库中，油茶转录组测序
组装的 Unigenes 与葡萄 ( Vitis vinifera)的 Unigenes
相似数量最多，达到了 53. 44%，其次是其他物种，
毛果杨(Populus trichocarpa)为第三，而与油茶近亲
的种 即 茶 树 ( Camellia sinensis ) 相 似 的 数 量 仅
为 0. 58%。
图 2 在 Nr 数据库中 Unigenes 与其他物种的比较
Fig． 2 Unigenes similarity comparison with other species in Nr database
2. 1. 5 Unigenes 的功能注释 使用 BLAST 软件将
Unigenes 序列与 Nr，Nt，SwissProt，TrEMBL，GO，
COG，KEGG 数据库比对，获得 Unigenes 的注释信
息。从 表 4 可 以 看 出，最 终 获 得 注 释 信 息 的
Unigenes 有 41 240 条，在 COG 和 KEGG 数据库中注
释的 Unigenes 数量都在 10 000 条以下，其他数据库
则都超过 20 000 条，大部分集中在 30 000 条左右。
表 4 Unigenes 的功能注释在各数据库分布情况
Tab． 4 The database distribution of unigenes
functional annotation
注释数据库名称
Database name
被注释数量
Annotated
number
300 bp≤长度 ＜
1 000 bp
300 bp≤Length ＜
1 000 bp
长度≥
1 000 bp
Length≥
1 000 bp
COG 9 095 2 981 5 104
GO 27 201 11 406 10 515
KEGG 6 431 2 372 2 904
SwissProt 24 534 10 064 10 376
TrEMBL 36 393 16 403 12 113
Nr 36 400 16 412 12 117
Nt 30 858 13 165 11 460
被注释 Unigenes 总量
Annotated total number
41 240 18 743 12 220
2. 1. 6 Pathway 注释分析 Unigenes 通过与 KEGG
数据库比对，对 13 647 条 Unigenes 进行了 Pathway
注释，涉及的 Pathway 有 286 个。其中有 200 条
Unigenes 以上的 Pathway 有: 剪接体(346 条)占总
数的 2. 54%，分子伴侣和可折叠催化(247 条)占总
数 1. 81%，染色体(360 条)占总数 2. 64%，内质网
中的蛋白质加工(213 条)占总数的 1. 56%，泛素系
统(314 条)占总数 2. 3%，植物激素信号转导 (236
条)占总数 1. 73%，转录因子 ( 267 条 ) 占总数
1. 96%，糖基转移酶 (224 条)占总数 1. 64%，蛋白
激酶(201 条)占总数 1. 47%，DNA 复制和重组蛋白
(281 条)占总数 2. 06%，氧化磷酸化(237 条)占总
数 1. 74%，核糖体 ( 294 条 ) 占总数 2. 15%，其他
Pathway 的 Unigenes 数量都在 200 条以下，大部分集
中在 100 条以内。涉及与植物 花发 育相关的
Pathway 有: 植 物 激 素 信 号 转 导，共 有 236 条
Unigenes，占总数 1. 73% ; 植物昼夜调节，共 13 条
Unigenes，占总数 0. 1% ; 淀粉和蔗糖代谢，共有 168
条 Unigenes，占总数 1. 23%。
2. 1. 7 GO 数据库注释分析 在 GO 数据库中(图
3)，执行细胞组成功能( cellular component)Unigenes
有 42 106 条，其中达到 1 000 条以上 Unigenes，分别
为: 核 5 102 条、质膜 4 259 条、线粒体 3 414 条、叶
绿体 2 589 条、不可或缺的膜 2 116 条、胞质溶胶
1 999条、细胞膜 1 548 条、胞浆膜界囊泡 1 413 条、
细胞质 1 330 条、质体 1 194 条、胞间连丝 1 140 条、
胞外区 1 053 条、高尔基体 1 047 条，其他都在 700
条以 下。执 行 分 子 功 能 ( molecular function ) 有
47 192条 Unigenes，其中大于 1 000 条有: ATP 结合
(3 069条)、锌离子结合(1 680 条)、核酸结合(1 658
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林 业 科 学 50 卷
图 3 Unigenes 在 GO 中功能注释统计结果
Fig． 3 Unigenes functional annotation in the GO
细胞组成: A: 细胞; B: 细胞连接; C: 细胞要素; D: 细胞外基质; E: 胞外区; F: 胞外区要素; G: 大分子复合物; H: 膜; I: 膜
要素; J: 膜封闭腔; K: 核仁; L: 细胞器; M: 细胞器要素; N: 共质体。分子功能: A: 抗氧化活性; B: 绑定; C: 催化活性; D:
电子载体活性; E: 酶调节活性; F: 分子转导活性; G: 核酸结合的转录因子的活性; H: 营养库活性; I: 蛋白结合转录因子活
性; J: 受体活性; K: 结构分子活性; L: 转运活性。生物过程: A: 生物附着; B: 生物调控; C: 细胞增殖; D: 细胞成分和生物
合成; E: 细胞过程; F: 凋亡; G: 发育过程; H: 定位系统建立; I: 生长; J: 免疫系统过程; K: 定位; L: 代谢过程; M: 多机体
过程; N: 多细胞组织过程; O: 色素沉着; P: 再生; Q: 再生过程; Ｒ: 刺激应答; S: 律动过程; T: 信号传导。
Cellular component: A: Cell; B: Cell junction; C: Cell part; D: Extracellular matrix; E: Extracellular region; F: Extracellular region
part; G: Macromoleular complex; H: Membrane; I: Membrane part; J: Membrane-enclosed lumen; K: Nucleoid; L: Organelle;
M: Organelle part; N: Symplast． Molecular function: A: Antioxidant activity; B: Binding; C: Catalytic activity; D: Electron carrier
activity; E: Enzyme regulator activity; F: Molecular transducer activity; G: Nucleic acid binding transcription factor activity; H: Nutrient
reservoir activity; I: Protein binding transcription factor activity; J: Ｒeceptor activity; K: Structural molecule activity; L: Transporter
activity． Biological process: A: Biological adhesion; B: Biological regulation; C: Cell proliferation; D: Cellular component organization
or biogenesis; E: Cellular process; F: Death; G: Developmental process; H: Establishment of localization; I: Growth; J: Immune
system process; K: Localization; L: Metabolic process; M: Multi-organism process; N: Multicellular organism process; O: Pigmentation;
P: Ｒeproduction; Q: Ｒeproductive process; Ｒ: Ｒesponse to stimulus; S: Ｒhythmic process; T: Signaling．
条)、核苷酸结合(1 470 条)、金属离子结合(1 442
条)、DNA 结合(1 353 条)、蛋白结合(1 229 条)、丝
氨酸 /苏氨酸激酶活性(1 037 条)、绑定(1 019 条)。
涉及 油 茶 生 物 过 程 功 能 ( biological process ) 的
Unigenes 有 80 231 条，其中最多是氧化还原过程
1 833条，其次是蛋白磷酸化 1 161 条，其他全部都在
1 000条以下。
2. 1. 8 COG 数据库注释分析 图 4 可以看出，在
COG 数据库中 Unigenes 执行的功能分成: 翻译，核
糖体结构和生物合成，ＲNA 加工和修饰，转录、复
制、重组和修复，染色质结构和动力学，细胞周期调
控，细胞分裂，染色体分区，核结构，防御机制，信号
转导机制，细胞壁、膜和包膜合成，细胞运动，骨架，
胞外结构，细胞内运输，分泌和膜泡运输，翻译后修
饰，蛋白质，伴侣，能源生产和转换，碳水化合物的运
输和代谢，氨基酸转运和代谢，核苷酸转运和代谢，
辅酶运输和代谢，脂质运输和代谢，无机离子转运和
代谢，次生代谢产物的生物合成、运输和代谢等。其
中只有一般功能的 Unigenes 数量最多，共有 2 489
条，其次是具复制、重组和修复功能的 Unigenes，数
量共有 1 420 条，转录功能 Unigenes 数量有 1 214
条，信号转导机制 Unigenes 数量有 1 065 条，其他功
能的 Unigenes 都在 1 000 条以下，其中较多的为翻
译后的修饰功能，蛋白质周转和伴侣功能 Unigenes
有 837 条，糖类转运与代谢 Unigenes 有 690 条。
2. 2 花发育相关基因在成花转变过程中的表达
从图 5 可以看出 FLC，FT 和 FAC 较 AP1，AP2
和 PI 在茎尖表达量相对较低。FLC 在根系中表达
量最高，5 月 18 日表达量最低; FT 在 3 月 19 日表
达量最高，4 月 18 日开始到 5 月 18 日表达量变动
不大; FAC 在 3 月份的表达量较其他时期高，其与
FLC 基因表达量存在相互消长的关系。PI 在 5 月
中旬表达量最高，AP2 则在根部和 5 月中上旬表达
量较高，AP1 在 3 月份表达量都较高。
2. 3 花发育相关基因在花器官形成过程中的表达
从图 6 可以看出，在花器官形成过程中 AP2 和
PI 基因相对表达水平较其他基因高，AP2 基因在雌
雄蕊成熟期(8 月 25 日)相对表达量最高，其次是在
雌雄蕊形成期(7 月 3 日)，在萼片形成期(5 月 28
日)相对表达量最低。PI 基因在雌雄蕊形成期(7
月 3 日)相对表达量最高，其次为子房与花药形成
期(7 月 25 日)，再次为花瓣形成期(6 月 15 日)。
04
第 9 期 胡玉玲等: 油茶花发育转录组测序及相关基因表达分析
图 4 COG 数据库中功能注释的 unigenes 分类
Fig． 4 COG function classification of unigenes
A: 翻译、核糖体结构和生物发生; B: ＲNA 加工和修饰;
C: 转录; D: 复制、重组和修饰; E: 染色体结构和动力学;
F: 细胞周期调控、细胞分裂、染色体分离; G: 核结构; H:
防御机制; I: 信号传递机制; J: 细胞壁 /细胞膜生物发生;
K: 细胞活性; L: 细胞骨架; M: 胞外结构; N: 细胞间运
输、分泌物和囊泡运动; O: 翻译后修饰、蛋白翻转、伴侣;
P: 能源产生与转化; Q: 碳水化合物转运和代谢; Ｒ: 氨基
酸转运和代谢; S: 核酸转运和代谢; T: 辅酶转运和代谢;
U: 脂类转运和代谢; V: 无机离子转运和代谢; W: 次生代
谢物生物合成、转运和代谢; X: 只有一般功能预测; Y: 未
知功能。
A: Translation，ribosomal structure and biogenesis; B: ＲNA
processing and modification; C: Transcription; D: Ｒeplication，
recombination and repair; E: Chromatin structure and
dynamics; F: Cell cycle control， cell devision， chromosome
partitioning; G: Nuclear structure; H: Defense mechanisms; I:
Signal transduction mechanisms; J: Cell wall / membrane /
envelope biogenesis; K: Cell motility; L: Cytoskeleton; M:
Extracellular structures; N: Intracellular trafficking，secretion，
and vesicular transport; O: Posttranslational modification，
protein turnover， chaperones; P: Energy production and
conversion; Q: Carbohydrate transport and metabolism; Ｒ:
Amino acid transport and metabolism; S: Nucleotide transport
and metabolism; T: Coenzyme transport and metabolism; U:
Lipid transport and metabolism; V: Inorganic ion transport and
metabolism; W: Secondary metabolites biosynthesis，transport
and catabolism; X: General function prediction only; Y:
Function unknown．
AP1 基因在花发育的 5 个时期表达差异不明显，FT
和 FAC 在 6 月 15 日和 7 月 3 日表达量较其他时期
高，但从总体上看在花器官发育过程中 FCA 和 FLC
基因的表达量较在成花转变期低。
3 结论与讨论
3. 1 转录组测序分析
转录组学( transcriptomics)是功能基因组学研
图 5 成花相关基因在茎尖的表达
Fig． 5 The expression of flowering gene in shoot tips
除 03 － 19 含根尖部位，其他时期只指春梢茎尖部位。In
addition to 03 － 19 containing root tip，other times only refer
to the spring shoot tip
AP1: Apetala1; AP2: Apetala2; FLC: Flowering locus C;
FT: Flower locus T; PI: Pistillata; FAC: Flowering time
control． 下同。The same below．
图 6 花器官形成过程中成花相关基因的表达
Fig． 6 The expression of floral organ gene during the
process of floral organ formation
究的一个重要内容，它是从整体水平上研究细胞中
基因转录的情况及其转录调控规律。转录组的概念
由 Velculescu 等 (1997)首先提出。转录组是指特
定细胞在某一功能状态下全部表达的基因总和，
一般指的是 mＲNA 总和，基因表达具有特定的空
间性和时间性特征( Lander et al．，2001)，因此知道
mＲNA 序列是转录组研究的重要基础; 随着新一
代测序技术的发展，其高通量性、低成本、快速、准
确的特点可大大提高测序的效率，降低试验成本，
为从 ＲNA 水 平 研 究 基 因 表 达 提 供 有 效 方 法
(Nagalakshmi et al．，2008; Ｒosenkranz et al．，2008;
Hoen et al．， 2008; Wilhelm et al．， 2009; Jack，
2004)。本研究从花发育的 6 个时期获得了近
6 Gbp的测序数据，测序数据的拼接基本符合后续
生物信息学分析，并获得了近 12 643 条 1 kbp 以
上 Unigenes，其中大部分具有完整的编码区，为后
14
林 业 科 学 50 卷
续准确获得目的基因提供便利，同时为有效运用
转基因技术奠定基础。
3. 2 花发育相关基因表达分析
根据现有的研究文献表明: CO ( Constant )
(Cerdan et al．，2003)是植物光周期途径的关键基
因; LFY ( LEAFY ) ( Weigel et al．，1992 ) 和 FT
(Huang et al．，2005)是成花调控网络的关键基因。
本文研究根据转录组测序的基础数据库，通过对 CO
和 LFY 基因的同源和相似性比对，结果只发现成花
相关基因 FT。Zeevaart(2008)研究发现，在拟南芥
(Arabidopsis thaliana)的花发育不同阶段 FT 基因都
有一定的表达，其主要在植物叶片中表达，在其他生
物体部分(根、茎和花芽)表达量相对较低，这与本
文分析结果一致。在花温度诱导自主成花途径中
(Blazquez，2001)，发现大量编码热激蛋白的基因
HSP(heat shock proteins)、促花基因 FCA 及抑花基
因 FLC。本研究通过对测序数据中 HSP 基因的表
达量进行分析发现，随着环境温度升高，油茶花芽中
HSP 基因表达量急剧增加，表达量极高，通常是其
他基因表达量的 103 倍以上，同时对油茶采样株系
的观察可以发现，随着春季环境气温回升，油茶的春
梢生长在 40 天里可以生长 50 cm。从本文研究中
还可以看出 FCA 基因在春梢发育初期及花芽分化
期表达量明显增加，在花芽分化完成后的花器官形
成期表达量相对较小，FLC 基因其表达量与 FCA 存
在相互消长的关系。AP1 和 AP2 都属于 MADS-box
基因，是真核生物中一类重要的转录调控因子，属于
开花 ABC 模型的 A 类基因 (Mandel et al．，1992;
Bowman et al．，1993); 从本文成花过程表达分析来
看，A 类基因不仅与花的萼片形成有重要关系，而在
前期的花芽转变过程也可能具有调控作用。PI 属
于 B 类基因，对花的雄蕊和花瓣形成具有重要作用
(Howell，1998); 从本文花芽分化过程各个时期的
表达量来看，PI 基因还可能影响油茶的花芽分化。
因此对 FT 及 PI 基因的改造及遗传改良可以获得
早花和雄性不育油茶品种，为油茶高效栽培和育种
打下良好基础。
3. 3 油茶成花途径及成花关键基因分析
目前植物成花转变主要有光周期途径、春化途
径、赤霉素途径、糖代谢途径和自主途径(潘瑞炽，
2004; 王忠，2002)。在本研究中没有发现与植物
光周期关键基因 CO 的同源基因，也没有发现与春
化相关的基因及控制花发端由营养生长转变成生殖
生长的关键基因 LFY，而发现随着环境温度的升高
(从 18 ℃ 到 37 ℃ ) 合成热激蛋白的相关基因
(HSP)表达量急剧攀升，春梢在良好水肥条件下快
速生长，并在春梢生长停滞期完成了花芽分化，开始
进入花器官形成阶段; 鉴于前期试验发现，长林 4
号油茶经赤霉素处理对其花芽分化存在一定的抑制
作用，而在室温(25 ℃ )进行不同光周期和光强照射
则不能完成花芽分化。结合上面分析可以初步判
定，油茶成花途径是基于一定温度作用(持续高温)
自身遗传决定的自主过程。首先，油茶春梢在持续
升高的环境温度作用下编码热激蛋白的 HSP 基因
表达量迅速升高，油茶在良好的水热及养分条件作
用下春梢快速生长，春梢生长过程中促进成花基因
FCA 表达，并抑制 FLC 基因表达，同时上调成花网
络关键基因 FT，FT 基因表达促进 AP1 和 PI 基因表
达，而 AP1 和 PI 基因的表达引起花器官一系列相关
基因的表达，从而完成了花芽分化。
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(责任编辑 徐 红)
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