园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (10): 2255-2266.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2023-0799
姚远1, 邓利君1, 胡娟2, 唐晓雨1, 王铁1, 李航1, 孙国超1, 熊博1, 廖玲1, 汪志辉1,*()
收稿日期:
2024-05-30
修回日期:
2024-08-08
出版日期:
2024-12-13
发布日期:
2024-10-21
通讯作者:
基金资助:
YAO Yuan1, DENG Lijun1, HU Juan2, TANG Xiaoyu1, WANG Tie1, LI Hang1, SUN Guochao1, XIONG Bo1, LIAO Ling1, WANG Zhihui1,*()
Received:
2024-05-30
Revised:
2024-08-08
Published:
2024-12-13
Online:
2024-10-21
摘要:
为揭示‘脆红李’早熟芽变形成的分子基础,采用高通量重测序技术对‘脆红李’及其早熟芽变材料进行了全基因组重测序,测序深度分别为19.40× 和22.82×,基因组覆盖度85%以上。与参考基因组相比,‘脆红李’及其早熟芽变分别检测到1 860 745和1 931 603个单核苷酸多态性点(SNP),419 134和444 892个小片段插入/缺失位点(InDel),其中发生在编码区的非同义突变位点分别为61 997个和63 498个。分析两者间的差异非同义突变,共引起2 391个基因变异。KEGG代谢通路富集分析发现,基因变异主要富集在真核生物核糖体生物发生、RNA运输、苯丙类生物合成、植物—病原体互作等途径上,此外在植物激素转导通路上共注释到12个变异基因。这些基因和其他相关基因变异后能影响其相应蛋白或酶的活性或特异性,从而导致生长发育过程发生变化,使‘脆红李’早熟芽变单株果实成熟期提前。
姚远, 邓利君, 胡娟, 唐晓雨, 王铁, 李航, 孙国超, 熊博, 廖玲, 汪志辉. ‘脆红李’及其早熟芽变全基因组重测序分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(10): 2255-2266.
YAO Yuan, DENG Lijun, HU Juan, TANG Xiaoyu, WANG Tie, LI Hang, SUN Guochao, XIONG Bo, LIAO Ling, WANG Zhihui. Whole Genome Resequencing Analysis of‘Cuihongli’Plum and Its Early-Ripening Bud Sport Mutation[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2024, 51(10): 2255-2266.
样品 Sample | 原始测序序列 Raw read | 过滤后剩余序列 Clean read | 过滤剩余序列/% Clean reads rate | 含N > 5%的Reads/% Ns reads rate | Q30/% | GC含量/% GC content |
---|---|---|---|---|---|---|
脆红李 Cuihongli | 40 671 358 | 39 919 834 | 98.15 | 0.23 | 87.48 | 38.26 |
早熟芽变 Early-ripening mutant | 47 401 654 | 46 638 688 | 98.39 | 0.22 | 88.45 | 38.31 |
表1 ‘脆红李’及其早熟芽变单株基因组测序质量情况
Table 1 Clean data for genome sequencing of‘Cuihongli’plum and its early-ripening mutant single plant
样品 Sample | 原始测序序列 Raw read | 过滤后剩余序列 Clean read | 过滤剩余序列/% Clean reads rate | 含N > 5%的Reads/% Ns reads rate | Q30/% | GC含量/% GC content |
---|---|---|---|---|---|---|
脆红李 Cuihongli | 40 671 358 | 39 919 834 | 98.15 | 0.23 | 87.48 | 38.26 |
早熟芽变 Early-ripening mutant | 47 401 654 | 46 638 688 | 98.39 | 0.22 | 88.45 | 38.31 |
样品 Sample | Clean bases | Mapped bases | Mapped rate/% | Mean depth/× | Coverage 1×/% | Coverage 4×/% |
---|---|---|---|---|---|---|
脆红李 Cuihongli | 5 987 975 100 | 5 513 839 633 | 92.08 | 19.40 | 92.03 | 85.67 |
早熟芽变 Early-ripening mutant | 6 995 803 200 | 6 489 148 161 | 92.76 | 22.82 | 92.30 | 86.83 |
表2 ‘脆红李’及其早熟芽变单株测序样本匹配基因组情况
Table 2 Sample alignment information of‘Cuihongli’plum and its early-ripening mutant single plant
样品 Sample | Clean bases | Mapped bases | Mapped rate/% | Mean depth/× | Coverage 1×/% | Coverage 4×/% |
---|---|---|---|---|---|---|
脆红李 Cuihongli | 5 987 975 100 | 5 513 839 633 | 92.08 | 19.40 | 92.03 | 85.67 |
早熟芽变 Early-ripening mutant | 6 995 803 200 | 6 489 148 161 | 92.76 | 22.82 | 92.30 | 86.83 |
类别 Category | 脆红李 Cuihongli | 早熟芽变 Early-ripening mutant | 差异数 Difference |
---|---|---|---|
总数 Total | 1 860 745 | 1 931 603 | 70 858 |
基因间区 Intergenic | 1 045 098(56.17%) | 1 093 864(56.63%) | 48 766 |
基因上游 Gene upstream | 167 118(8.98%) | 172 580(8.93%) | 5 462 |
基因下游 Gene downstream | 129 169(6.94%) | 132 864(6.88%) | 3 695 |
外显子 Exon | 118 505(6.37%) | 121 031(6.27%) | 2 526 |
内含子 Intron | 296 906(15.96%) | 304 915(15.79%) | 8 009 |
UTR5′ | 24 210(1.30%) | 24 746(1.28%) | 536 |
UTR3′ | 45 125(2.43%) | 45 988(2.38%) | 863 |
剪切区域 Splicing | 434(0.02%) | 464(0.02%) | 30 |
其他 Others | 34 180(1.83%) | 35 151(1.82%) | 971 |
表3 ‘脆红李’及其早熟芽变单株的SNP变异位点分布差异
Table 3 Differences of SNPs distribution in genome of‘Cuihongli’plum and its early-ripening mutant single plant
类别 Category | 脆红李 Cuihongli | 早熟芽变 Early-ripening mutant | 差异数 Difference |
---|---|---|---|
总数 Total | 1 860 745 | 1 931 603 | 70 858 |
基因间区 Intergenic | 1 045 098(56.17%) | 1 093 864(56.63%) | 48 766 |
基因上游 Gene upstream | 167 118(8.98%) | 172 580(8.93%) | 5 462 |
基因下游 Gene downstream | 129 169(6.94%) | 132 864(6.88%) | 3 695 |
外显子 Exon | 118 505(6.37%) | 121 031(6.27%) | 2 526 |
内含子 Intron | 296 906(15.96%) | 304 915(15.79%) | 8 009 |
UTR5′ | 24 210(1.30%) | 24 746(1.28%) | 536 |
UTR3′ | 45 125(2.43%) | 45 988(2.38%) | 863 |
剪切区域 Splicing | 434(0.02%) | 464(0.02%) | 30 |
其他 Others | 34 180(1.83%) | 35 151(1.82%) | 971 |
样品 | 转换 | 颠换 | 转换/颠换 | 纯合 | 杂合 | 杂合率/% |
---|---|---|---|---|---|---|
Sample | Transition | Transvertion | Ts/Tv | Homozygosity | Heterozygosity | Het-ratio |
脆红李 Cuihongli | 1 159 670 | 701 075 | 1.654 | 670 867 | 1 189 878 | 63.95 |
早熟芽变 Early-ripening mutant | 1 204 261 | 727 342 | 1.656 | 683 247 | 1 248 356 | 64.63 |
表4 ‘脆红李’及其早熟芽变单株的SNP突变模式及杂合率
Table 4 Ts/Tv and Het-ratio of SNPs in genome of‘Cuihongli’plum and its early-ripening mutant single plant
样品 | 转换 | 颠换 | 转换/颠换 | 纯合 | 杂合 | 杂合率/% |
---|---|---|---|---|---|---|
Sample | Transition | Transvertion | Ts/Tv | Homozygosity | Heterozygosity | Het-ratio |
脆红李 Cuihongli | 1 159 670 | 701 075 | 1.654 | 670 867 | 1 189 878 | 63.95 |
早熟芽变 Early-ripening mutant | 1 204 261 | 727 342 | 1.656 | 683 247 | 1 248 356 | 64.63 |
样品 | 总数 | 非同义突变 | 同义突变 | 终止子出现 | 终止子缺失 | 未知类型 |
---|---|---|---|---|---|---|
Sample | Total | Nonsynonymous | Synonymous | Stopgain | Stoploss | Unknown |
脆红李 Cuihongli | 118 505 | 61 997 | 55 029 | 1 005 | 256 | 218 |
早熟芽变 Early-ripening mutant | 121 031 | 63 498 | 56 034 | 1 017 | 260 | 222 |
差异数 Difference | 2 526 | 1 501 | 1 005 | 12 | 4 | 4 |
表5 ‘脆红李’及其早熟芽变单株的编码区SNP变异类型
Table 5 Categories of SNPs in the coding region of‘Cuihongli’plum and its early-ripening mutant single plant
样品 | 总数 | 非同义突变 | 同义突变 | 终止子出现 | 终止子缺失 | 未知类型 |
---|---|---|---|---|---|---|
Sample | Total | Nonsynonymous | Synonymous | Stopgain | Stoploss | Unknown |
脆红李 Cuihongli | 118 505 | 61 997 | 55 029 | 1 005 | 256 | 218 |
早熟芽变 Early-ripening mutant | 121 031 | 63 498 | 56 034 | 1 017 | 260 | 222 |
差异数 Difference | 2 526 | 1 501 | 1 005 | 12 | 4 | 4 |
类别 Category | 脆红李 Cuihongli | 早熟芽变 Early-ripening mutant | 差异数 Difference |
---|---|---|---|
总数 Total | 419 134 | 444 892 | 25 758 |
基因间区 Intergenic | 212 581(50.72%) | 227 768(51.20%) | 15 187 |
基因上游 Gene upstream | 49 018(11.70%) | 51 934(11.67%) | 2 916 |
基因下游 Gene downstream | 36 569(8.72%) | 38 302(8.61%) | 1 733 |
外显子 Exon | 9 718(2.32%) | 10 146(2.28%) | 428 |
内含子 Intron | 77 778(18.56%) | 81 847(18.40%) | 4 069 |
UTR5 | 9 246(2.21%) | 9 628(2.16%) | 382 |
UTR3 | 13 233(3.16%) | 13 768(3.09%) | 535 |
剪切区域 Splicing | 273(0.07%) | 292(0.07%) | 19 |
其他 Others | 10 718(2.54%) | 11 207(2.52%) | 489 |
表6 ‘脆红李’及其早熟芽变单株的InDel变异位点分布差异
Table 6 Differences of InDels distribution in genome of‘Cuihongli’plum and its early-ripening mutant single plant
类别 Category | 脆红李 Cuihongli | 早熟芽变 Early-ripening mutant | 差异数 Difference |
---|---|---|---|
总数 Total | 419 134 | 444 892 | 25 758 |
基因间区 Intergenic | 212 581(50.72%) | 227 768(51.20%) | 15 187 |
基因上游 Gene upstream | 49 018(11.70%) | 51 934(11.67%) | 2 916 |
基因下游 Gene downstream | 36 569(8.72%) | 38 302(8.61%) | 1 733 |
外显子 Exon | 9 718(2.32%) | 10 146(2.28%) | 428 |
内含子 Intron | 77 778(18.56%) | 81 847(18.40%) | 4 069 |
UTR5 | 9 246(2.21%) | 9 628(2.16%) | 382 |
UTR3 | 13 233(3.16%) | 13 768(3.09%) | 535 |
剪切区域 Splicing | 273(0.07%) | 292(0.07%) | 19 |
其他 Others | 10 718(2.54%) | 11 207(2.52%) | 489 |
样品 Sample | 总数 Total | 移码突变 Frameshift | 非移码突变 Nonframeshift | 终止子出现 Stopgain | 终止子缺失 Stoploss | 未知 Unknown | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
插入 Insertion | 缺失 Deletion | 插入 Insertion | 缺失 Deletion | |||||
脆红李 Cuihongli | 9 718 | 1 780 | 4 787 | 1 245 | 1 524 | 243 | 123 | 16 |
早熟芽变 Early-ripening mutant | 10 146 | 1 867 | 4 954 | 1 338 | 1 576 | 262 | 129 | 20 |
差异数Difference | 428 | 87 | 167 | 93 | 52 | 19 | 6 | 4 |
表7 ‘脆红李’及其早熟芽变单株的编码区InDel功能注释及统计
Table 7 Function annotation and statistics of InDels in coding region of‘Cuihongli’plum and its early-ripening mutant single plant
样品 Sample | 总数 Total | 移码突变 Frameshift | 非移码突变 Nonframeshift | 终止子出现 Stopgain | 终止子缺失 Stoploss | 未知 Unknown | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
插入 Insertion | 缺失 Deletion | 插入 Insertion | 缺失 Deletion | |||||
脆红李 Cuihongli | 9 718 | 1 780 | 4 787 | 1 245 | 1 524 | 243 | 123 | 16 |
早熟芽变 Early-ripening mutant | 10 146 | 1 867 | 4 954 | 1 338 | 1 576 | 262 | 129 | 20 |
差异数Difference | 428 | 87 | 167 | 93 | 52 | 19 | 6 | 4 |
图2 ‘脆红李’及其早熟芽变单株差异基因GO注释与富集分析
Fig. 2 GO annotation and enrichment analysis of differential genes of‘Cuihongli’plum and its early-ripening mutant single plant
图3 ‘脆红李’及其早熟芽变单株差异基因的KEGG注释分类
Fig. 3 KEGG annotation classification of differential genes of‘Cuihongli’plum and its early-ripening mutant single plant
图4 植物激素信号转导通路示意图 红色标记:注释到的基因。+ p:磷酸化;- p:去磷酸化;+ u:泛素化。
Fig. 4 Plant hormone signaling pathway The red:The annotated gene. + p:Phosphorylation;- p:Dephosphorylation;+ u:Ubiquitylation.
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doi: 10.1038/75556 pmid: 10802651 |
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