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第 43 卷 第 3 期 高 师 理 科 学 刊 Vol.43 No.3 2023 年 3 月 Journal of Science of Teachers College and University Mar.2023 文章编号：1007-9831（2023）03-0060-06 不同生长类型番茄幼苗形态比较及 差异表达 lncRNAs 筛选 梁琦航1，王安琪1，刘嘉仪1，杨静雯1，张珍珠2，付学鹏1（1.齐齐哈尔大学 生命科学与农林学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006；2.黑龙江农业工程职业学院 生物制药分院，黑龙江 哈尔滨 150025）摘要：以 4 种不同生长类型的番茄为研究对象，比较了它们幼苗的形态，筛选了茎尖组织中差异表达的 lncRNAs结果表明，无限生长型的番茄在幼苗期生长快，节间较长，而有限生长型的番茄幼苗则生长慢Micro-Tom 番茄株高最矮，最高时约为 8 cm；最高的为无限生长型的吉农大桃，东升红和齐研矮粉在幼苗期的株高相差不大筛选到不同生长类型幼苗茎尖差异表达的 lncRNAs 42 个，这些 lncRNAs 将会为番茄不同株型的调控机制研究提供参考 关键词：番茄；生长类型；形态学；lncRNA 中图分类号：S18 文献标识码：A doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2023.03.013 Morphological comparison and screening of differential expression of lncRNA sindifferent growth type tomato seedlings LIANG Qihang1，WANG Anqi1，LIU Jiayi1，YANG Jingwen1，ZHANG Zhenzhu2，FU Xuepeng1（1.School of Life Sciences，Agriculture and Forestry，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China；2.Biological Phamacy Academy，Heilongjiang Agricultural Engineering Vocational College，Harbin 150025，China）AbstractAbstract：Four different growth types of tomato were selected as research objects，and their seedling morphology was comparedLncRNAs differentially expressed in stem apex tissues of tomato seedlings were screenedThe results showed that the infinite growth type of tomato grew fast at the seedling stage with longer internodes，while the limited growth type of tomato seedlings grew slowlyMicro-Tom tomato plant height was the lowest，the highest was about 8 cmThe highest seedling was Jinongdatao with infinite growth，while Dongshenghong and Qiyanaifen had little difference in plant height at seedling stageForty-two lncRNAs differentially expressed in stem apex of seedlings of different growth types were screened，and these lncRNAs will provide references for the study of regulatory mechanisms of different tomato plant types Key wordsKey words：tomato；growth type；morphology；lncRNA 番茄（Solanum lycopersicum L.）是茄科茄属一年生或多年生草本植物，是全球种植面积最大、消费量最多的蔬菜作物番茄的生长习性分为无限生长型和有限生长型 2 种1无限生长型番茄生长快、产量大，在农业生产中需要定期整枝，工作量大；而有限生长型番茄生长慢，一般不需要整枝，节省大量人工有 收稿日期：2022-11-06 基金项目：黑龙江省自然科学基金项目（LH2021C098）；2022 年国家级大学生创新创业训练计划项目（202210232058）作者简介：梁琦航（2003-），女，黑龙江鹤岗人，在读本科生E-mail： 通信作者：付学鹏（1979-），男，山东临沂人，副教授，博士，从事天然产物开发与利用研究E-mail： 第 3 期 梁琦航，等：不同生长类型番茄幼苗形态比较及差异表达 lncRNAs 筛选 61 限生长型番茄还是室内栽培用于观赏的主要类型2市场上目前有很多种有限生长型番茄，如 Micro-Tom、齐研矮粉、同辉、东升红3-5等不同品种的有限生长型番茄株型有很大差别，主要形态学差异有株高、节间、侧枝、叶片大小及形态等很多研究已经挖掘了番茄株高矮化的基因6-8，但是对于基因的表达调控方面还有待更深入的研究长链非编码 RNA（long non-coding RNAs，lncRNAs）是一类转录本长度大于 200 nt的非编码 RNA，其在植物各个生物学过程以及胁迫应答中发挥重要作用9-10前人曾发现 lncRNA 在番茄嫁接、开花调控、果实成熟调控、果实品质及抗性等方面都发挥重要的调节作用11-16，但尚未见 lncRNA 调控番茄株型的报道本文收集到 Micro-Tom、齐研矮粉、东升红 3 个有限生长型番茄品种及吉农大桃 1 个无限生长型番茄品种通过形态学观察比较 4 个番茄品种的形态差异，通过转录组学分析筛选无限生长型和有限生长型番茄幼苗茎尖差异表达的 lncRNAs，以期为番茄的株型调控机制研究提供理论参考 1 材料与方法 1.1 实验材料 番茄品种：Micro-Tom（有限生长型，黑龙江农业工程职业学院张珍珠副教授馈赠）；东升红（有限生长型，株高约 30 cm，京东商城）；齐研矮粉（有限生长型，株高约 1.4 m，黑龙江省齐齐哈尔市蔬菜研究所选育）；吉农大桃（无限生长型，吉林省科丰种业有限公司生产）1.2 实验方法 取 4 种番茄种子各 50 粒 先将种子置于室温水中 10 min，捞出后于 40恒温水浴中不断搅动 30 min 将种子捞出后置于铺有无菌纱布的培养皿中，纱布用水浸湿，水量以不使种子浸入水中为宜之后，将种子置于 25恒温箱中催芽（黑暗）待种子露白后，选取露白一致的种子置于装土的塑料营养钵中，每钵 1粒每个品种设置 30 个重复，置于人工气候室培养，温度为 25（白天）/20（黑暗），湿度为 75%，光周期为 16 h（光）/8 h（暗）定期浇水，根据幼苗生长情况每隔 10 d 记录一次株高、茎粗、节间等形态学指标 在播种 15 d 后（番茄幼苗株高出现差异）和 60 d 后（有的植株现花蕾，有的植株没现花蕾），取番茄幼苗茎尖，用锡纸包裹置于液氮中速冻，之后于-80冰箱中保存备用选取齐研矮粉和吉农大桃番茄品种各 5 株幼苗茎尖混合为 1 个样品，每个番茄品种 3 个重复样品用干冰保存送往深圳华大基因股份有限公司进行 lncRNA 测序 lncRNA 测序采用 BGISEQ-500 平台进行，测序产生的原始 reads 经过滤（去除低质量、接头污染以及未知碱基 N 含量过高的 reads）后得到 clean reads，得到 clean reads 之后，获得高质量测序数据，使用 Trinity对所有 clean data 进行从头组装，并对组装结果进行评估，以获取后续分析的参考序列 使用 HISAT 将 clean reads 比对到参考基因组序列（版本为 GCF_000188115.4_SL3.0），使用 Bowtie2 将 clean reads 比对到参考基因序列，参考物种为番茄利用表达定量软件 RSEM 对基因的表达水平进行定量分析，定量指标为 TPM，基因表达量分析获得基因的 Read Counts 数后，采用 DESeq2 进行样本组间基因差异表达分析，鉴定出差异表达的基因筛选差异表达基因阈值为 P0.05，同时|log2TPM 比值|1 1.3 统计分析 数据采用 Microsoft excel 2019 软件进行记录，不同处理间的差异显著性用 SPSS 16.0（SPSS Inc.，USA）软件进行 one-way ANOVA 分析，检验水平为 P0.5 2 结果与分析 2.1 播种 30 d 后番茄幼苗的形态学比较 播种 30 d 后，不同生长类型番茄的形态学特征有明显不同（见图 1a）在株高方面，Micro-Tom 番茄的株高最矮，不超过 2 cm；东升红、齐研矮粉、吉农大桃的株高逐渐增加，吉农大桃的株高最高，超过 5 cm（见图1b）不同品种番茄幼苗的茎粗有差异，但是和株高的差异规律不同，齐研矮粉和吉农大桃的茎粗显著高于 a 播种 30 d 后不同生长类型番茄幼苗形态 62 高 师 理 科 学 刊 第 43 卷 Micro-Tom 和东升红，齐研矮粉和吉农大桃的茎粗无显著差异，Micro-Tom 和东升红茎粗无显著差异（见图 1c）子叶和第一片真叶间的节间长度方面，Micro-Tom 和东升红之间没有显著差异，但是二者均显著小于齐研矮粉和吉农大桃，且吉农大桃显著大于齐研矮粉（见图 1d）Micro-Tom 第一真叶和第二真叶的节间长度与东升红间没有显著差异，二者均显著小于齐研矮粉和吉农大桃，齐研矮粉和吉农大桃间没有显著差异（见图 1e）b 株高 c 茎粗 d 子叶和第一片真叶间的节间长度 e 第一真叶和第二真叶的节间长度 图 1 播种 30 d 后番茄幼苗形态学特征 2.2 播种 60 d 后番茄幼苗的形态学比较 播种 60 d 后，不同生长类型番茄的形态学特征发生显著变化（见图 2a）在株高方面，吉农大桃株高快速增加，达到了 37 cm，显著高于其它 3 种番茄；Micro-Tom的株高最矮，平均为 8 cm；东升红与齐研矮粉的株高没有显著差异，平均为 1718 cm（见图 2b）在茎粗方面，齐研矮粉的最粗，Micro-Tom 的最细，吉农大桃和东升红的茎粗无显著差异（见图 2c）真叶间平均节间长度方面，Micro-Tom 的最短，平均为 0.9 cm；东升红和齐研矮粉的节间没有显著差异，吉农大桃的节间最大，达到 4.33 cm（见图 2d）Micro-Tom 和东升红的花序较多，二者花序的数量无显著差异；齐研矮粉和吉农大桃的花序数量较少，二者也无显著差异（见图 2e）b 株高 c 茎粗 a 播种 60 d 后不同生长类型番茄幼苗形态 第 3 期 梁琦航，等：不同生长类型番茄幼苗形态比较及差异表达 lncRNAs 筛选 63 d 真叶间平均节间长度 e 花序数量 图 2 播种 60 d 后番茄幼苗形态学特征 3 不同生长类型番茄茎尖 lncRNAs 差异表达筛选 以吉农大桃番茄为对照组，齐研矮粉番茄为研究组，通过比较转录组学的方法筛选出番茄茎尖差异表达的 lncRNAs（见表 1）在播种后 15 d 时，共筛选到差异表达的 lncRNAs 90 个，其中上调表达 46 个，下调表达 44 个 播种后 60 d 时，共筛选到差异表达的 lncRNAs 49 个，其中上调表达 30 个，下调表达