羊草刈割、干旱、低溫、鹽堿脅迫下轉(zhuǎn)錄組研究及其關(guān)聯(lián)分析.pdf

1、自然與人為因素產(chǎn)生的脅迫限制了草原植物的正常生長發(fā)育，是草地管理、農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境凈化與改善中面臨的一項重要問題。由于氣候變化和頻繁的人為活動，草原的過度利用、荒漠化、鹽堿化等會造成草地生產(chǎn)力下降，打破生態(tài)平衡，嚴重影響人類生存與發(fā)展。歐亞溫帶草原東緣優(yōu)勢植物羊草具有耐寒、耐旱、耐刈、耐鹽堿等優(yōu)良的抗逆性狀，對自然環(huán)境的改善具有重要的作用。本研究將羊草在刈割、干旱、低溫、鹽堿這四種逆境脅迫中不同脅迫時間或脅迫強度下進行試驗處理與取樣，經(jīng)

2、過轉(zhuǎn)錄組測序、數(shù)據(jù)組裝、基因注釋、差異基因篩選、功能與代謝通路富集、梯度處理差異基因聚類，各脅迫轉(zhuǎn)錄結(jié)果關(guān)聯(lián)分析，以期從每個脅迫、不同的脅迫程度、四種脅迫相互之間這三個角度，探究羊草的轉(zhuǎn)錄表達狀況與相關(guān)的生物過程，為揭示羊草響應(yīng)逆境處理的分子機制提供理論基礎(chǔ)。主要有以下結(jié)論:
　　(1)羊草刈割脅迫轉(zhuǎn)錄組共有139，767，803條原始讀長(raw reads)，大小為41.94Gb。經(jīng)過過濾、質(zhì)控與從頭組裝后，總共得到轉(zhuǎn)錄本27

3、0，207條，總長度為191.6Mb，N50為1，075bp，找到簡單重復(fù)序列(SSR)31，128條。得到與刈割脅迫有關(guān)的差異基因2，579條，將其定位到損傷應(yīng)答、過氧化氫分解、脫落酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、茉莉酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等功能與代謝通路。與刈割強度有關(guān)的差異基因主要與光合作用、過氧化物酶活性等有關(guān)。
　　(2)干旱脅迫轉(zhuǎn)錄組共有136，623，496條raw reads，大小為40.99Gb。經(jīng)過生物信息學(xué)分析，總共得到426.8Mb的轉(zhuǎn)錄

4、本416，067條，N50為1，468bp。得到與干旱脅迫有關(guān)的差異基因634個，將其定位到了膜系統(tǒng)、蛋白磷酸化、光能捕獲，葉綠素結(jié)合等功能與代謝通路。與干旱處理時間有關(guān)的差異基因主要與水楊酸反應(yīng)、脫落酸生物合成有關(guān)。
　　(3)低溫脅迫轉(zhuǎn)錄組共有136，720，108條raw reads，大小為41.00Gb。經(jīng)過生物信息學(xué)分析，總共得到395Mb的轉(zhuǎn)錄本376，282條，N50為1，492bp。得到與低溫脅迫有關(guān)的差異基因4，

5、599個，將其定位到了低溫響應(yīng)、細胞分裂素反應(yīng)、水通道活動、生長素活性信號通路等功能與代謝通路。與低溫處理時間有關(guān)的差異基因主要與超氧化物歧化酶活性、光合作用等有關(guān)。
　　(4)鹽堿脅迫轉(zhuǎn)錄組共有141，490，992條raw reads，大小為42.44Gb。經(jīng)過生物信息學(xué)分析，總共得到437.8Mb的轉(zhuǎn)錄本443，167條，N50為1，439bp。得到與鹽堿脅迫有關(guān)的差異基因793個，將其定位到了脫落酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細胞內(nèi)pH調(diào)節(jié)

6、、銅離子運輸、細胞分裂素分解等功能與代謝通路。與鹽堿處理時間有關(guān)的差異基因主要與金屬離子運輸、光合作用等有關(guān)。
　　(5)多種脅迫轉(zhuǎn)錄組統(tǒng)一組裝，共獲得了550.2Mb，N50為1，271bp的轉(zhuǎn)錄本686，022條。經(jīng)過蛋白編碼框預(yù)測與序列注釋，得到有注釋結(jié)果的Unigene48，097條。經(jīng)過對各脅迫轉(zhuǎn)錄組結(jié)果的關(guān)聯(lián)分析，得到了各脅迫之間共有的基因與生物過程，其中包含有光合作用光能捕獲、葉綠素結(jié)合、類黃酮生物合成過程、淀粉與蔗