水稻和玉米葉肉細(xì)胞以及維管束鞘細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、C4植物的光合作用效率高于C3途徑的植物接近50％。為了將C4途徑引入C3植物中，需要對調(diào)控光合作用的關(guān)鍵基因的分子作用機理進行研究，特別是了解這些基因葉肉細(xì)胞(Mc)和維管束鞘細(xì)胞(BSc)中差異表達(dá)。因此，在本實驗中的研究目的是:(1)從水稻和玉米中獲得均一Mc和BSc，以便通過利用LCM技術(shù)進行細(xì)胞特定RNA測序;(2)分析水稻作為C3植物的特定Mc和BSc基因的差異表達(dá);(3)分析玉米作為C4植物的特定Mc和BSc基因的差異表達(dá)

2、。
　　水稻中已經(jīng)鑒定了包括Mc和BSc總共35956個基因，其中BSc特有2068個，Mc特有5842個。參與光合作用的基因有:在Mc中特異性表達(dá)的OsSET13與OsSET26（RubiscoLS甲基轉(zhuǎn)移酶底物結(jié)合域）、CAB2R/OsLhcb1.2與RCABP89/OsLhcb2（葉綠素A-B結(jié)合蛋白）、PsaH與PsbX（光系統(tǒng)組分）、未知功能CHP01589、K09122、OsPM8ATP基因，但在BSc中這些基因也往往

3、存在微量表達(dá)，表明光合作用活性也會在維管束鞘細(xì)胞中存在。另外，部分水稻BSc特異基因還參與底物運輸和代謝途徑，這些基因包括:GST與OsATL5（底物運輸載體）、AGPS與UBC2（生物合成活性）以及未知功能的基因。生物學(xué)功能分析顯示在這兩種細(xì)胞中差異表達(dá)的基因大部分屬于細(xì)胞組分和物質(zhì)合成途徑。
　　玉米的BSc與Mc的轉(zhuǎn)錄組分析表明在這兩種細(xì)胞間有4344個差異表達(dá)的基因。其中，1038個參與BSc中高表達(dá)，3302個在BSc中

4、低表達(dá)。涉及光合作用關(guān)鍵基因的轉(zhuǎn)錄至少差異為2倍。Mc中特異性高表達(dá)基因包括:C4光合碳代謝的關(guān)鍵基因有CA6、PEP4、MDH6，丙糖還原途徑的PGK和TIMs，光系統(tǒng)組分的ZmLhcb3和FDX6。編碼卡爾文循環(huán)酶(RBCS1、RLSB)，Tie-dyed2（參與葉脈發(fā)育參與轉(zhuǎn)錄因子），轉(zhuǎn)運蛋白和非生物脅迫反應(yīng)和蛋白質(zhì)降解的基因(YAB11、ZmNAC89、UMC1236、ZmUBC-02)在BSc中高表達(dá)。這些結(jié)果顯示了在玉米的B