通過轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析玉米耐受低磷脅迫的分子機(jī)制.pdf

1、玉米是全球廣泛種植的糧食作物和能源作物，土壤低磷脅迫會(huì)嚴(yán)重制約玉米的生長(zhǎng)，因此研究玉米耐低磷的分子機(jī)制具有重要意義。盡管利用microarray和RNA-seq技術(shù)已經(jīng)鑒定出許多與玉米磷脅迫相關(guān)的基因，增加了我們對(duì)于玉米適應(yīng)低磷脅迫機(jī)制的認(rèn)知，但microarray只能檢測(cè)已知基因，常規(guī)的RNA-seq技術(shù)不能區(qū)分來(lái)自第一條鏈和第二條鏈的信息;同時(shí)關(guān)于不同玉米基因型對(duì)低磷脅迫響應(yīng)能力不同的機(jī)制需要也進(jìn)一步探討。本論文首先通過水培方法對(duì)玉

2、米耐低磷材料進(jìn)行篩選，然后對(duì)兩種磷脅迫反應(yīng)不同的自交系進(jìn)行鏈特異性的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，并結(jié)合相關(guān)生理指標(biāo)，來(lái)說明不同基因型玉米自交系對(duì)低磷脅迫適應(yīng)性能力不同的分子機(jī)制;并進(jìn)一步挖掘RNA-seq數(shù)據(jù)中的lncRNA，分析了這些lncRNA在玉米適應(yīng)低磷脅迫中的潛在作用。得到的主要實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下:
　　1、在水培條件下，對(duì)田間篩選得到的15份低磷敏感玉米自交系和15份耐低磷玉米自交系進(jìn)一步篩選驗(yàn)證，根據(jù)低磷與正常磷條件下苗期地上部生物量的比

3、值及花青苷、磷含量等生理指標(biāo)，選擇CCM454和31778作為耐低磷材料和低磷敏感材料進(jìn)行進(jìn)一步研究。
　　2、對(duì)31778和CCM454正常磷水培和低磷水培2天、8天的地上部和根部構(gòu)建鏈特異性的轉(zhuǎn)錄組文庫(kù)，并使用Illumina Hiseq2500測(cè)序儀進(jìn)行PE125測(cè)序。分析測(cè)序結(jié)果發(fā)現(xiàn)31778和CCM454中共同的低磷脅迫響應(yīng)基因主要參與了包括酸性磷酸酶在內(nèi)的多種代謝過程，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)測(cè)定發(fā)現(xiàn)低磷脅迫2天時(shí)CCM454根系分

4、泌大量的酸性磷酸酶，而31778在低磷6天時(shí)才開始分泌大量的酸性磷酸酶，這與RNA-seq結(jié)果一致，表明CCM454對(duì)低磷脅迫的響應(yīng)比31778迅速。同時(shí)對(duì)31778和CCM454在正常磷和低磷條件下的差異表達(dá)基因進(jìn)行GO富集分析，結(jié)合二者體內(nèi)的SOD、POD、CAT活性，發(fā)現(xiàn)CCM454體內(nèi)的活性氧清除能力要強(qiáng)于31778。
　　3、RNA-seq數(shù)據(jù)經(jīng)過組裝、篩選，得到65099個(gè)lncRNA轉(zhuǎn)錄本，這些lncRNA的基本特征

5、與他人報(bào)道一致;并對(duì)這些基因進(jìn)行RT-PCR驗(yàn)證及測(cè)序，表明這些lncRNA具有可靠性。
　　4、通過分析測(cè)序數(shù)據(jù)，在31778和CCM454的根系中發(fā)現(xiàn)了16個(gè)差異表達(dá)的miRNA，地上部發(fā)現(xiàn)了12個(gè)差異表達(dá)的miRNA，包括目前公認(rèn)的對(duì)磷脅迫產(chǎn)生響應(yīng)的miR399，并且通過小RNA Northern實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低磷條件下31778中miR399的表達(dá)量要高于CCM454。通過psRobot軟件預(yù)測(cè)得到6787個(gè)lncRNA可作為m