干旱脅迫對玉米幼苗表達(dá)譜影響.pdf

1、干旱是世界范圍內(nèi)不可避免的農(nóng)業(yè)災(zāi)害之一，每年因干旱造成的農(nóng)業(yè)損失位居各類農(nóng)業(yè)災(zāi)害之首。玉米是重要的糧食、經(jīng)濟(jì)和飼料作物，也是旱地作物中需水量最大、對干旱比較敏感的作物之一。在漫長的進(jìn)化過程中，玉米形成了一套感受干旱信號和傳導(dǎo)干旱信息的系統(tǒng)，并通過一系列生理生化或發(fā)育機(jī)制來適應(yīng)或者抵御干旱脅迫?？茖W(xué)認(rèn)識玉米應(yīng)對干旱脅迫的分子反應(yīng)機(jī)制對于玉米耐旱性能改良具有重要理論意義。隨著現(xiàn)代生物信息學(xué)與基因組學(xué)的發(fā)展，RNA高通量測序已逐步成為研究基因

2、表達(dá)譜的重要工具。本研究采用數(shù)字基因表達(dá)譜(DGE)技術(shù)，研究了玉米幼苗植株在干旱脅迫下基因表達(dá)譜的變化情況，并運(yùn)用實時熒光定量PCR方法對表達(dá)譜的部分測序結(jié)果進(jìn)行了驗證。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用PEG6000對玉米幼苗植株進(jìn)行干旱脅迫，結(jié)果表明：在25％的PEG脅迫下玉米幼苗植株幾乎全部萎焉，在20%PEG脅迫下玉米幼苗形態(tài)指標(biāo)既受到影響，但又能完成生長?；诖私Y(jié)果，把20%PEG濃度確定為處理玉米幼苗植株的最佳濃度。⑵

3、利用DGE技術(shù)對玉米幼苗RNA進(jìn)行測序，結(jié)果表明：在20%PEG脅迫0.5h、6h、48h后，分別獲得683、2857和1438個差異表達(dá)基因，其中286、1524、801個基因表達(dá)上調(diào)，397、1333、637個基因表達(dá)下調(diào)。除0.5h脅迫外，其它兩個脅迫時間點中表達(dá)量上調(diào)基因皆多于下調(diào)表達(dá)的基因，且在6h差異表達(dá)基因最多。⑶通過GO功能分析，發(fā)現(xiàn)PEG脅迫0.5h、6h、48h這3個時間點下參與基因最多的三個GO本體主要為：細(xì)胞位置

4、涉及最多的都是細(xì)胞組分、細(xì)胞膜、細(xì)胞器；分子功能方面主要涉及催化活性、結(jié)合、離子綁定、陽離子結(jié)合、轉(zhuǎn)移酶活性、小分子結(jié)合、水解酶活性等；主要參與細(xì)胞過程、細(xì)胞代謝過程、初級代謝過程、大分子代謝過程、刺激反應(yīng)、氮代謝等生物學(xué)過程。⑷通過對0.5h、6h、48h的Pathway路徑分析，參與干旱應(yīng)激反應(yīng)基因較多的路徑都是代謝路徑、次生代謝產(chǎn)物的合成、植物與病原物的相互作用、植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、苯丙生物合成、苯丙氨酸代謝、二芳香基庚酸類和姜酚的

5、生物合成、淀粉和蔗糖代謝、黃酮類化合物的生物合成、以及在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的蛋白加工等過程。通過對3個不同脅迫時間下差異表達(dá)基因的分析，表明玉米對PEG脅迫反應(yīng)是一個多基因參與、多個生物過程協(xié)同調(diào)控的過程，基因表達(dá)量的變化可能是調(diào)控的主要方式，但基因表達(dá)量差異較大的基因也不能忽略。⑸隨機(jī)選取12個差異表達(dá)基因，利用實時熒光定量PCR方法對其進(jìn)行檢測，將樣品根與葉的RNA等量混合后，12個差異基因的表達(dá)量變化與表達(dá)譜測序結(jié)果相一致，說明表達(dá)譜測序的