菊花根状茎发育的转录组分析.pdf

研究报告生物技术通报BIOTECHNOLOGY BULLETIN2023,39(10):231-245收稿日期：20230408基金项目：北京市植物园管理处科技课题（BZ202203）作者简介：徐俊，男，硕士研究生，研究方向：花卉种质资源与遗传育种；Email:通讯作者：黄河，男，博士，教授，研究方向：花卉分子生物学；Email:；张蒙蒙，女，博士，高级工程师，研究方向：菊属植物种质资源创新与育种；Email:菊花根状茎发育的转录组分析徐俊1 叶雨晴1 牛雅静2 黄河1 张蒙蒙2（1.北京林业大学园林学院 花卉种质资源创新与分子育种北京市重点实验室 国家花卉工程技术研究中心 城乡生态环境北京实验室，北京 100083；2.北京市植物园管理处 北京市花卉园艺工程技术研究中心，北京 100093）摘 要：为了探究菊花根状茎形成的分子机制，本研究选取了具有稳定根状茎的菊花株系 2017XS 的根状茎尖、根状茎中部、根状茎下部、叶片、茎段、根系、茎尖、舌状花 8 个部位进行了转录组测序，并利用生物信息学方法对根状茎尖和整个根状茎中高表达的基因进行筛选。转录组测序共得到 159.51 GB 数据，组装后得到 100 235 个 Unigene。其中，64 956（64.80%）个 Unigene在 7 个公共蛋白质数据库中得到了注释。为了找到根状茎发育的关键基因，通过加权基因共表达网络分析（weighted correlation network analysis，WGCNA）、Kmeans 和基于 Venn 筛选差异基因 3 种方式筛选在根状茎尖和根状茎中高表达基因。最终筛选到 20个在根状茎尖中高表达的基因和 36 个在根状茎中高表达的基因。这些基因包括了和植物非生物胁迫相关的基因、脱落酸（abscisic acid,ABA）代谢基因、红光受体和紫外光受体以及光周期核心转录因子，选取 6 个差异表达较显著的基因进行 RTqPCR 荧光定量分析，结果与转录组测序数据一致，验证了转录组的有效性。且这些差异表达基因在同样具根茎的菊花株系2005042中亦表现为在根状茎中特异高表达。综上，菊花根状茎的形成和发育可能受到包括脱落酸在内的植物激素以及光周期等因素的影响，本研究对进一步探究菊花根状茎发育的分子机制提供了重要依据。关键词：根状茎；转录组；内源激素；光周期DOI:10.13560/ki.biotech.bull.1985.20230315Transcriptome Analysis of Rhizome Development in Chrysanthemum morifoliumXU Jun1 YE Yuqing1 NIU Yajing2 HUANG He1 ZHANG Mengmeng2（1.School of Landscape Architecture,Beijing Forestry University,Beijing Key Laboratory of Ornamental Plants Germplasm Innovation&Molecular Breeding,National Engineering Research Center for Floriculture,Beijing Laboratory of Urban and Rural Ecological Environment,Beijing 100083;2.Beijing Botanical Garden,Beijing Floriculture Engineering Technology Research Centre,Beijing 100093）Abstract:In order to explore the molecular mechanism of chrysanthemum rhizome formation,we performed transcriptome analysis of eight tissues（RH:rhizome apical;RT:middle of rhizome;RB:bottle of rhizome;SA:shoot apical;L:leaf;S:shoot;R:root;F:ray floret）of chrysanthemum.Approximately 159.51 gigabase（GB）pairedend clean reads were obtained and assembled into 100 235 Unigenes.Among these Unigenes,64 956（64.80%）were annotated in seven public protein databases.In order to find the key genes of rhizome development,the highly expressed genes in the rhizome tip and rhizome were screened by weighted correlation network analysis（WGCNA）,Kmeans and screening differential genes based on Venn.Finally,a total of 20 highly expressed genes in the rhizome tip and 36 highly expressed genes in the rhizome were obtained.These genes include a large number of genes related to plant abiotic stress,the ABA metabolic gene.In addition,the phytochrome gene PHYB,the UVB photoreception gene UVR8,and the photoperiod core transcription factors were also uncovered,six differentially expressed genes were selected for RTqPCR analysis,and the results were consistent with RNAseq data,verifying the validity of 生物技术通报 Biotechnology Bulletin2023,Vol.39,No.10232菊花（Chrysanthemum morifolium）是中国传统十大名花之一，有着 3 000 多年的栽培历史，具有极高的观赏和经济价值。在规模化生产中，菊花主要通过由根状茎发育而来的脚芽进行扦插繁殖。根状茎（rhizome）是指植物在地下水平生长的变态 茎，是许多多年生植物的营养器官之一1-2。作为一种繁殖策略和营养器官，根状茎能够帮助植物抵御非生物胁迫，例如，根状茎型多年生禾本科植物草地早熟禾（Poa pratensis）和结缕草（Zoysia japonica），比非根状茎型禾本科植物多年生黑麦草（Lolium perenne）表现出更好的耐旱性3。同时，根状茎能增加植物的宿根性和繁殖能力，在普通水稻（Oryza sativa）中引入长雄野生稻（O.longistaminata）的根状茎性状能培育出一次种植多年采收的多年生水稻4。此外，荷花（Nelumbo nucifera）、生姜（Zingiber officinale）等农作物的根状茎还是其主要的采收器官。有研究表明具有更多根状茎的菊花品种抗寒性更强，根状茎数量是抗寒菊花品种快速筛选的重要指标5。并且菊花根状茎还有助于抵御干旱胁迫，帮助菊花在干旱后更好的恢复6，但相对于在花色、开花期等方面的表型分析和分子调控机制研究7-9，目前对于菊花根状茎形成关键基因的克隆及其功能还少有报道。目前控制高等植物根状茎形成的关键基因尚报道较少，随着转录组测序技术的日趋成熟，该技术被广泛应用到根状茎发育研究当中，在长雄野生稻、拟 高 粱（Sorghum propinquum）、芦 苇（Phragmites australis）、早竹（Phyllostachys praecox）等植物中，通过转录组测序发现了一些可能与根状茎发育相关的基因，包括激素合成和信号传导、光周期响应以及调控分生组织形成相关的基因。植物激素是植物体内产生的在极低浓度下能够产生生理效应的信号分子，参与植物生长发育各个阶段的调控。多种植物的根状茎转录组报道中筛选出了与植物激素合成和信号传导相关的基因，如在荷花根状茎生长发育过程中，赤霉素信号转导基因 Gibberellic Acid Insensitive（GAI）、脱落酸受体基因 Pyrabactin ResistantLike（PYL）和 生 长 素 响 应 因 子 Auxin Response Factor（ARF）在伸长期和膨大期的表达差异显著10，赤霉素合成基因 Gibberellin 20oxidase（GA20ox）的表达量在根状茎发育过程中降低11。此外，对强根状茎草地早熟禾 QH 和弱根状茎草地早熟禾 SN 的根状茎芽、根状茎节和根状茎节间 3个部位分别进行了转录组测序，发现脱落酸受体基因 PYL 和脱落酸信号传导基因 PP2C 在 QH 和 SN 的节中差异表达1。以上研究表明，根状茎的生长发育可能受到赤霉素、脱落酸等多种激素的调控。由于根状茎起源于茎基部的腋生分生组织2，因此分生组织形成相关基因也可能参与控制根状茎的形成。在拟高粱转录组中找到了在根状茎中特异表达的MYB36，该基因在拟南芥（Arabidopsis thaliana）中控制腋生分生组织的形成12；同时，在早竹根状茎转录组中也筛选到了 REVOLUTA（REV）、CLAVATA1（CLV1）等和分生组织形成有关的基因13。另外，有报道显示，光周期诱导途径关键基因也可能参与根状茎的形成和发育，FT 基因的表达在温代莲和热带莲的根状茎发育过程中下降10。综上，目前的研究对高等植物根状茎的发育过程有了一定了解，但根状茎形成和生长发育的分子基础尚不清楚，诱导根状茎形成的关键基因仍未找到。为了探究菊花根状茎形成的分子机制，筛选可能参与菊花根状茎发育的基因。本研究以能稳定形成根状茎的菊花品种2017XS 为转录组测序材料，选取根状茎尖、根状茎中部、根状茎下部、叶片、茎段、根系、茎尖、舌状花 8 个组织进行转录组测序。通过对测序结果的生物信息学分析，筛选有可能控制根状茎发育的关键基因，并利用 RTqPCR 对其进行表达验证，从而为解析菊花根状茎形成机理，培育具有丰富根状茎、抗逆性强的菊花新品种奠定理论基础。RNAseq data.And these differentially expressed genes were also expressed differentially in the rhizomes of chrysanthemum strain2005042.Taken above together,the formation and development of chrysanthemum rhizomes may be affected by plant hormones including abscisic acid and photoperiod.This study provides important clues to further explore the molecular mechanism of the development of chrysanthemum rhizomes.Keywords:rhizome;transcriptome;endogenous hormones;photoperiod2023,39(10)233徐俊等：菊花根状茎发育的转录组分析1 材料与方法1.1 材料前期通过对大量的菊花种质资源进行筛查，发现2017XS 和2005042两个株系能够稳定形成根状茎，并且数量较多（图 1）。本研究以2017XS为转录组测序材料，为了获取全面的转录组数据并且获得根状茎中差异表达基因，除了根状茎的 3 个部位根状茎尖（RH）、根状茎中部（RT）、根状茎下部（RB）还选取了茎尖（SA）、叶片（L）、茎段（S）、根（R）、舌状花（F）5 个部位进行测序（图 1C）。所有的样品取自无性繁殖的植株，每个部位取 3 次重复。样品用液氮速冻，并储存在 80条件下。以2005042为验证品种，同样取其根状茎尖、根状茎中部、根状茎下部、茎尖、叶片、茎段、根和舌状花 8 个部位，验证转录组测序中获得差异表达基因的表达模式。1.2 方法1.2.1 RNA 提取与文库构建 使用植物RNA快速提取试剂盒（北京华越洋生物科技有限公司）分别提取总 RNA。用带有 Oligo（dT）的磁珠富集 mRNA，加入破碎缓冲液将 mRNA 随机打断，并以 mRNA 为模板，用六碱基随机引物合成第 1 条 cDNA 链，然后加入缓冲液、dNTPs、RNase H 和 DNA polymerase I 合 成 第 2 条 cDNA 链，利 用 AMPure XP beads 纯化 cDNA。纯化的双链 cDNA 再进行末端修复，加 A尾并连接测序接头，然后进行片段大小的选择，最后进行 PCR 扩增。使用 Agilent 2100 生物分析仪和ABI StepOnePlus 实时 PCR 系统对文库进行质检。1.2.2 转录组测序与组装 利用 Illumina HiseqTM 2000 测序平台进行测序。过滤 raw data 中的低质量数据以获得 clean data，随后使用 Trinity 软件14进行从头组装，得到 Unigene 序列。获得的 Unigene序列通过 BLAST15（Evalue 10-5）与 NR、SwissProt、GO、COG、KOG、eggNOG、KEGG 数据库进行比对，使用 KOBAS2.016得到 Unigene 在 KEGG 中的 KEGG Orthology 结果，预测完 Unigene 的氨基酸序列之后使用 HMMER17（Evalue 10-10）软件与Pfam 数据库比对，获得 Unigene 的注释信息。利用clusterProfiler18软件对差异表达基因进行 GO 富集和 KEGG 通路富集分析，并选取 Padj 0.05 的显著富集的 GO 类别和 KEGG 代谢通路。采用 Bowtie19将测序得到的 Reads 与 Unigene库进行比对，根据比对结果，结合 RSEM20进行表达量水平估计。利用 FPKM（Fragments Per Kilobase of transcript per Million mapped reads）值 表 示 对 应Unigene 的表达丰度。采用 DESeq2 进行样品组间的差异表达分析，以 FDR（False Discovery Rate）0.8 时 power 值最小的数为最佳 power 值。利用WGCNA包的blockwiseModules函数构建共表达矩阵，模块相似度阈值设置为 0.25，合并相似度为 0.8 的模块，模块内最小基因数设置为 30，其他参数按照默认设置23。1.2.4 根状茎高表达基因的筛选 使用 Excel 按照根状茎尖的 FPKM 表达量高于其他组织 3 倍的标准筛选根状茎尖高表达基因，按照根状茎 3 个部位（根状茎尖、根状茎中部、根状茎下部）的 FPKM 表达量均高于其他部位 3 倍的标准筛选根状茎高表达基因24。1.2.5 RTqPCR 验证 根据转录组筛选结果，选取6 个在根状茎中特异表达的基因，在2017XS 和另一个稳定形成根状茎菊花株系2005042的 8 个部位（根状茎尖、根状茎中部、根状茎下部、茎尖、叶片、茎段、根和舌状花）进行基因表达的荧光定量 PCR（RTqPCR）分析，使用 primer premier 5.0设计引物（表 1）。用德国耶拿实时荧光定量 PCR 仪qTOWER 2.2（Analytik Jena，German）进 行 反 应，每个样品重复 3 次，反应体系 20 L。选用 SAND 作为内参基因，用 2-Ct算法计算相对表达量25。2 结果2.1 测序和从头组装为了筛选得到根状茎尖以及整个根状茎中高表达的基因，对来自叶片、茎、根、舌状花、茎尖、根状茎尖、根状茎中部和根状茎下部的 24 个 cDNA 文库使用 Illumina HiSeq 2000 高通量测序平台进行测序。在过滤掉接头序列、不明确和低质量的 reads之后，所有样品总的 clean reads 大约 159.51 GB。使用 Trinity 程序，将所有 clean reads 从头组装成196 467 个转录本，平均长度为 905 bp，N50 长度为1 295 bp。这些转录本进一步组装成 100 235 个 Unigene。Unigene 平均长度为 832 bp，N50 长度为 1 280 bp。在这些 Unigene 中，28 114 个（28.05%）大于 1 000 bp，46 596 个（46.48%）小于 500 bp（图 2A）。2.2 根状茎差异基因的功能注释和分类为了对组装的 Unigene 进行注释，对 7 个公共蛋白质/核苷酸数据库进行了 E 值为 10-5的 BLAST搜索，最终获得 64 956（64.80%）个有注释信息的Unigene。其中 3 1951 条（49.19%）在 KOG 中得到注 释，40 653 条（62.47%）在 Pfam 中 得 到 注 释，34 388 条（52.86%）在 Swissprot 中 得 到 注 释，42 639 条（65.64%）在 eggNOG 中得到注释，62 005条（95.46%）在 Nr 数据库中得到注释。为深入了解根状茎发育基因的功能分类和代谢途径，将根状茎和其他组织间进行比较获得差异基因（FDR 0.01，FC 2），共获得 3 274 个差异基因。将这些基因根据序列同源性，分为25个KOG类别（图2B）。一般功能预测基因（273，18.03%）、翻译后修饰，蛋白质转运和蛋白伴侣（159，10.5%）、信号传导机制（136，8.98%）和碳水化合物转运和代谢（136，8.98%）类别包含基因较多。相比之下，染色体结构和动态（9，0.59%）和细胞外结构（7，0.46%）的包含基因较少。在 3 274 个差异基因中，共有 1 190个 Unigene 在 KEGG 数据库中匹配，并匹配到 50 条表 1 RT-qPCR 引物序列Table 1 Primer sequences for RT-qPCR基因名称 Gene name基因序列号 Gene ID正向引物序列 Forward primer sequence（5-3）反向引物序列 Reverse primer sequence（5-3）LHYc226991.graph_c0CGAAGACCGCAGTGCAAATCTCCCATCCTTTTCTGCCACCBGc188673.graph_c0TGGTCTCGGTTGTTTTGCTTGTGGAAATGAAGACGGAGTGGAAbZIPc208538.graph_c0GCAATACATATCGGAGCTAGAACGGCAATCCTTTGCTTGAGGACACABA8oxc209725.graph_c0AAGCTCGTTCAAGGCTCGTTATTGAGTCCAAGGCGGAGACAGUGTc177448.graph_c0TAACAAGTATGGAAGGAGCAGGTGGTGGATGGGATGGATGACGARLPc217842.graph_c0GGATTTCGGGAATGCACTTACTTCTAATGGAATCGGACCTGCTAAT2023,39(10)235徐俊等：菊花根状茎发育的转录组分析通路，覆盖五大 KEGG 类别（图 2C）。最具代表性的 3 种途径是植物-病原体互作（91,8.95%）、植物激素信号传导（55,5.41%）和碳代谢（53,5.21%），其次是植物 MAPK 信号通路（50,4.92%）和苯丙酸生物合成（48,4.72%）途径，而氨基酰基 tRNA 生物合成（11,1.08%）和油菜素生物合成（11,1.08%）途径包含基因最少。2.3 加权基因共表达网络分析为了鉴定根状茎起始和发育过程中高表达的基因，在去除低表达和低变异度的基因后构建相关性聚类树，采用动态切割法将产生的聚类树进行切割，把表达模式相似的基因合并在同一分支上，每个分支代表 1 个共表达模块，根据模块相似度对表达模式相似的模块合并（合并相似度为 0.8 的模块）后进行模块划分，最终获得 17 个共表达模块（图 3A）。Meroyalblue 模块中共有 460 个基因，该模块与根状茎正相关；Meplum1 模块中共有 632 个基因，该模块与根状茎尖正相关（图 3B），基于这两个模块我们进行了根状茎尖和根状茎高表达基因的筛选。利用 FPKM 值衡量基因的表达水平，按照方法 1.2.4 中的标准筛选高表达基因。基于此，在 MEroyalblue 模块中共筛选到 20 个在根状茎中高表达的基因，在MEplum1 模块中共筛选到 16 个在根状茎尖中高表达的基因，共计 36 个基因，根状茎尖中高表达的 16个基因主要包括和抗逆相关的基因（LEA1、TIP11、TIP21）、脱落酸代谢相关的基因（ABA8ox）、红光受体基因（PHYB）以及 1 个 bZIP 类转录因子（bZIP34）（表 2）。根状茎中高表达的基因同样包含大量抗逆相关的基因（LEA1、PIP11、TIP21 和DREB1D），同时还包含了光周期转录因子（TFL1）、紫外光受体基因（UVR8）、生物节律控制基因（LHY）基因以及锌指蛋白（zinc finger）（表 3）。2.4 基于韦恩图筛选差异基因为了鉴定根状茎起始和发育过程中高表达的基因，进一步着重于根状茎 3 个部位（根状茎尖、根状茎中部、根状茎下部）中 DEGs 的鉴定。在根状茎尖和其他非根状茎部位间的比较中有 693 个基因都差异表达（图 4A），618 个基因在根状茎中部和其他非根状茎部位都差异表达（图 4B），有 763 个基因在根状茎下部和其他非根状茎部位都差异表达（图 4C）。在这 2 074 个基因中筛选根状茎尖中高表达基因和根状茎高表达基因。按照方法 1.2.4 的标准筛选到 16 个在根状茎尖中高表达的基因，其中除了11 个 WGCNA 筛选到的基因，还包含了抗逆相关转录因子（DREB2F）、锌指蛋白（CZF2）、ABA 降解基因（ABA8ox）、ABA 信号转导基因（PP2C）和糖基转移酶基因（UGT83A1）等（表 2）。根状茎高表达的基因在 WGCNA 筛选到 20 个差异基因的基础上新筛选到 5 个基因分别是锌指蛋白（CZF4）、NADH脱氢酶基因（NDA1）、乙烯响应因子基因（ERF C3）、-糖苷酶基因（BG 46）和胚胎晚期发育蛋白基因（LEA Dc3）（表 3）。2.5 基因共表达趋势分析为了筛选根状茎发育的关键基因，采用 Kmeans聚类对 Venn 图中涉及的差异基因进行分类（图 5）。共鉴定出 25 个具有不同表达模式的聚类，其中有8 个聚类在单个组织中高表达。聚类 3 和 16 在舌状花中高表达，聚类 5、13 和 18 在根中高表达，聚类22 在叶片中高表达，聚类 14 在茎尖中高表达，聚类 1 在根中高表达，没有发现在根状茎尖中高表达的聚类模块。但发现聚类 17 中的 473 个基因在根状茎 3 个样品中高于其他组织。利用 FPKM 值衡量基因的表达水平，按照根状茎 3 个部位中的表达量均高于其他组织 3 倍的标准筛选根状茎高表达基因。在 WGCNA 和韦恩图筛选的基础上新筛选到 10 个在根状茎中高表达的基因，主要包括光周期响应基因（COL12）、紫外光受体基因（UVR8）、非生物胁迫基因（LEA）和糖基转移酶基因（UGT）（表 3）。综上，基于以上 3 种方式共筛选到了 20 个在根状茎尖中高表达的基因，36 个在根状茎中高表达的基因。这些基因涉及了激素代谢和信号传导、光周期、非生物胁迫等重要的生物过程。2.6 RTqPCR验证差异基因的表达情况为了验证 RNAseq 结果准确性，选择 6 个筛选出来的高表达基因进行 RTqPCR 验证，分析 RTqPCR 与 RNAseq 结果之间的相关性，每个基因进行 3 次生物学重复。转录组中，bZIP34 和 ABA8ox在根状茎尖中高表达，其余 4 个在根状茎中高表生物技术通报 Biotechnology Bulletin2023,Vol.39,No.10236Unigene?Organismal systemsA：转录组中 Unigene 在不同长度的分布情况。横坐标表示 Unigene 的长度，纵坐标表示不同长度 Unigene 的数量；B：根状茎差异基因的 KOG 分析直方图。匹配到 KOG 数据库的 Unigne 被分到 25 个类别。不同颜色的柱状图表示不同的 KOG 类别，纵坐标表示该类别中基因出现的频数；C：根状茎差异基因的KEGG 通路分类。不同的柱状图表示不同 KEGG 通路分类，粉色柱状图表示细胞过程，黄色柱状图表示环境信息过程，深绿色柱状图表示遗传信息过程，浅绿色柱状图表示代谢过程，蓝色柱状图表示有机体系统。数字分别表示该 KEGG 类别上的基因数量和该类别基因数量在所有基因数量中的百分比A:The distribution of Unigene in different lengths in transcriptome.The Xaxis represents the length of Unigene,and the Yaxis represents the number of Unigenes at different lengths.B:Histogram of KOG classification.Unigenes with significant matches in the KOG database are classified into 25 categories.Histograms of different colors represent different KOG categories,and Yaxis represent the number of genes.C:Classification of Unigenes in KEGG pathways.The pink histogram represents the Cellular Process,the yellow histogram represents the Environmental Information Process,the dark green histogram represents the Genetic Information Process,the light green histogram represents the Metabolism,and the blue histogram represents the Organismal system.The number represents the number of genes in this KEGG category and the percentage of the number of genes in this category in the total number of genes图 2 所有 Unigene 长度分布及根状茎差异基因的功能注释和分类Fig.2 Unigene length distribution and functional annotation and classification of DEGs in rhizomesBAC2023,39(10)237徐俊等：菊花根状茎发育的转录组分析BACluster dendrogramModule-trait relationshipsA：系统聚类树和模块划分。上部为基因聚类树，下部是按树的分枝切割得到的模块，相同的模块用同一种颜色表示；B：基因共表达模块与 2017XS 各组织间的相关性。每行代表一个模块，每列代表一个组织，矩形框里的数字代表模块与性状之间的相关系数及相应 P 值，红色表示模块与组织正相关性，蓝色表示负相关。RH:根状茎尖；RT：根状茎中部；RB：根状茎下部；SA：茎尖；L：叶片；S：茎段；R：根系；F：舌状花A:Clustering dendrograms of genes and module division.The upper part is the genes cluster dendrograms,the lower part is assigned module,and the same modules had the same color.B:Heat map of the correlation between coexpressed modules and 2017XS tissues.Each row represents a module,and each column represents a tissue.The number in the rectangular box represents the correlation coefficient and corresponding Pvalue between the module and the trait.Red block represents the positive correlation between the module and the tissues,and blue represents the negative correlation.RH:rhizome apical;RT:middle of rhizome;RB:bottle of rhizome;SA:shoot apical;L:leaf;S:shoot;R:root;F:ray floret图 3 加权基因共表达网络分析Fig.3 WGCNA analysis达。结果显示，6 个基因的表达量变化与转录组测序结果的变化趋势一致，说明转录组的测序数据和 RTqPCR 的数据之间具有良好的一致性（图 6A），表明本研究 RNAseq 数据具有较高的可靠性。在2005042中，6 个基因的表达在根状茎尖中的表达均显著高于其他部位，结果和转录组数据以及2017XS 的表达验证趋势较为一致（图 6B）。3 讨论作为一种在园林中大量应用的地被花卉，菊花具有开花繁密、株型整齐等特点。在园林应用中，根状茎特性赋予了菊花极强的宿根性和无性繁殖能力。但目前关于菊花根状茎的研究较少，菊花根状茎形成的分子机制仍不清楚。本研究对包括菊花根状茎在内的 8 个组织进行了转录组测序分析，以期筛选可能参与根状茎发育的基因。3.1 菊花根状茎及其在抗逆中的作用根状茎是植物在地下水平生长的地下茎，源于腋生分生组织2。根状茎在顶端分生组织在发育的过程中既能形成一个新的节间维持原来的状态，也能使根状茎尖向上弯曲形成母株的一个营养克隆2。同时根状茎的节间能形成不定根从而拓展植物的根系。根状茎作为一种重要的地下贮藏器官有助于植物在恶劣环境下生存，在胁迫条件下根状茎能够在地下生存，一旦条件合适根状茎就能发育形成地上茎。有大量文献报道根状茎和植物非生物胁迫有关。在草地早熟禾中，根状茎中贮藏的非结构性碳水化合物有助于其干旱后恢复26。在菊花中根状茎同样在非生物胁迫中起着重要作用，Anderson 等5发现根状茎越多的菊花冬季存活率越高，并且可以通过根状茎表型进行抗寒菊花的快速筛选。Zhang 等6生物技术通报 Biotechnology Bulletin2023,Vol.39,No.10238表 2 2017XS根状茎尖中高表达基因汇总Table 2 Summary of highly expressed genes in the rhizome apical of 2017XS差异基因筛选方式Screening method of DEGs基因Gene功能注释Functional annotationFPKM根状茎尖Rhizome tip根状茎中部Rhizome middle根状茎下部Rhizome bottom茎尖Shoot apical叶片Leaf茎段Stem根系Root舌状花Ray floretWGCNAPME68（c195055.graph_c0）Probable pectinesterase 68（Artemisia annua）23.064.010.196.810.120.353.850.06PHYB（c200625.graph_c0）Phytochrome B（Artemisia annua）5.831.450.571.1800.5800.85FLA7（c216061.graph_c0）Fasciclinlike arabinogalactan protein 7（Tanacetum cinerariifolium）71.377.080.0814.254.059.190.0219.08LEA1（c165828.graph_c1）Late embryogenesis abundant protein 1（Artemisia annua）295.4972.999.250.340.73000OLE（c190721.graph_c0）Oleosin（Artemisia annua）5.171.520.240.70.040.2100.81TIP21（c156293.graph_c0）Aquaporin TIP21（Tanacetum cinerariifolium）24.912.70.29000.3200.32LIL3.1（c197767.graph_c1）Lightharvesting complexlike protein 3 isotype 1（Helianthus annuus）7.430.180.150.170.220.150.820.03ABA8ox（c209725.graph_c0）ABA 8oxidase（Artemisia annua）12.551.350.270.680.392.050.11.04TIP11（c185069.graph_c0）Aquaporin TIP11（Artemisia annua）503.7874.876.2351.432.7521.610.046.6RD21A（c208052.graph_c0）Cysteine proteinase COT44（Tanacetum cinerariifolium）13.761.991.560.980.281.710.120.37ARP1（c197835.graph_c0）Probable RNAbinding protein ARP1 isoform X2（Tanacetum cinerariifolium）10.340.740.071.0500.9500.13ARP1（c197835.graph_c1）Probable RNAbinding protein ARP1 isoform X2（Helianthus annuus）50.656.380.654.540.055.960.10.95TIP21（c181494.graph_c0）Aquaporin