玉米苗期鹽脅迫響應(yīng)轉(zhuǎn)錄本表達(dá)譜構(gòu)建.pdf

1、鹽脅迫是一種世界范圍很嚴(yán)重的環(huán)境脅迫，它會(huì)造成農(nóng)作物減產(chǎn)和品質(zhì)降低。作物只能在原位對(duì)抗鹽脅迫，它進(jìn)化出一種適應(yīng)的分子機(jī)制，包括很多功能（代謝的、生理的和形態(tài)學(xué)的）基因的表達(dá)。這些基因參與非常廣泛的脅迫適應(yīng)生理及代謝過程，包括細(xì)胞解毒，物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)，能量維持，激素響應(yīng)等。而這些功能基因的表達(dá)又受到精致的調(diào)控。這些調(diào)控包括轉(zhuǎn)錄水平的，如對(duì)細(xì)胞外信號(hào)的感知，細(xì)胞內(nèi)信號(hào)的生成與傳遞，基因轉(zhuǎn)錄的總體調(diào)節(jié)（染色質(zhì)變化），個(gè)別基因的特異轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)；轉(zhuǎn)錄后水

2、平的，如miRNA指導(dǎo)的靶基因轉(zhuǎn)錄本剪切或翻譯抑制，蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化參與的信號(hào)途徑，分子伴侶對(duì)脅迫相關(guān)蛋白質(zhì)的保護(hù)，以及泛素化系統(tǒng)對(duì)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào)的傳遞和蛋白質(zhì)降解。這些基因在鹽脅迫下的表達(dá)改變，就可重建細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)，達(dá)到對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)和抵御。
　　 玉米，作為重要的糧食、飼料和生物能源作物，其產(chǎn)量對(duì)世界糧食安全影響巨大。玉米是一種鹽敏感作物，而不同的玉米自交系之間，鹽脅迫抗性相差很大。用高通量技術(shù)手段檢測(cè)在鹽脅迫條件下不同玉

3、米自交系中表達(dá)量發(fā)生改變的轉(zhuǎn)錄本，對(duì)理解玉米鹽脅迫響應(yīng)的分子機(jī)制，揭示玉米自交系間鹽脅迫抗性差異的分子基礎(chǔ)意義重大。
　　 本研究利用高通量的技術(shù)手段SSH（消減雜交）和cDNA芯片技術(shù)檢測(cè)了兩個(gè)鹽脅迫抗性差別很大的玉米自交系（鹽脅迫敏感的黃早4和鹽脅迫抗性的NC286）中表達(dá)量發(fā)生變化的轉(zhuǎn)錄本，認(rèn)為這些轉(zhuǎn)錄本編碼的蛋白質(zhì)參與玉米的鹽脅迫響應(yīng)。許多調(diào)節(jié)因子和功能蛋白的編碼基因在文庫中被檢測(cè)到。得到的主要結(jié)果包括：
　　

4、1、鹽脅迫響應(yīng)的蛋白激酶編碼基因受到不同調(diào)節(jié)，而蛋白磷酸酯酶編碼基因被誘導(dǎo)。說明鹽脅迫條件下磷酸化/去磷酸化事件在脅迫信號(hào)傳導(dǎo)中發(fā)揮作用。
　　 2、鹽脅迫影響轉(zhuǎn)錄和翻譯相關(guān)因子轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)錄、翻譯的效率及特定轉(zhuǎn)錄本的轉(zhuǎn)錄和翻譯。
　　 3、鹽脅迫條件下，Ub/26S蛋白酶體系的作用加強(qiáng)，說明受損蛋白質(zhì)增多，同時(shí)，蛋白酶體系的作用加強(qiáng)加快了氨基酸的代謝。
　　 4、鹽脅迫抑制光合作用，從而影響能量供給

5、。
　　 5、鹽脅迫條件下，組蛋白和核糖體蛋白質(zhì)編碼基因傾向于被抑制表達(dá)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄和翻譯的全面抑制。
　　 6、鹽脅迫下，細(xì)胞骨架成分蛋白質(zhì)的編碼基因傾向于受到抑制。
　　 7、與膜上物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的蛋白質(zhì)編碼基因都被鹽脅迫條件誘導(dǎo)，加快膜上物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。
　　 對(duì)在SSH文庫和cDNA芯片中共同檢測(cè)到的8個(gè)ESTs，用RT-PCR技術(shù)構(gòu)建了它們?cè)诓煌{迫（高鹽、脫水和零上冷害）條件下玉米根系中的表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)鹽

6、脅迫和脫水脅迫的共同響應(yīng)因子較多，而這兩者與冷害的共同響應(yīng)因子較少。
　　 microRNA是約21nt的非編碼RNA，它在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，廣泛參與發(fā)育進(jìn)程的調(diào)控，器官的極性，葉的生長(zhǎng)及RNA代謝等。一些miRNA可被脅迫條件誘導(dǎo)，而且，一些miRNA的靶基因是脅迫響應(yīng)基因，就暗示了miRNA可能在環(huán)境脅迫應(yīng)答中起作用。
　　 利用一個(gè)含有10.1版本所有653個(gè)已知植物成熟miRNA探針的μParafloTM

7、微流體芯片（LC science USA），搜尋了玉米根系中鹽脅迫響應(yīng)的microRNAs。結(jié)果顯示，在鹽脅迫敏感性不同的兩個(gè)玉米自交系中，存在相同響應(yīng)的miRNA家族，但大多數(shù)鹽脅迫響應(yīng)miRNA家族在兩個(gè)自交系中的表達(dá)趨勢(shì)并不相同。在兩自交系各個(gè)時(shí)間點(diǎn)表達(dá)趨勢(shì)都相同的共4個(gè)，來自2個(gè)miRNA家族；在兩自交系之間的表達(dá)趨勢(shì)相同，但表達(dá)發(fā)生改變的時(shí)間點(diǎn)不同的9個(gè)，來自4個(gè)miRNA家族；在兩自交系中都檢測(cè)到表達(dá)改變，但表達(dá)趨勢(shì)（抑制或

8、誘導(dǎo)）不同的48個(gè)，來自13個(gè)miRNA家族；僅在某一個(gè)自交系中表達(dá)量發(fā)生變化的18個(gè)，來自8個(gè)miRNA家族。其中，在兩個(gè)自交系中受到相同或相似調(diào)節(jié)的microRNA可能代表了共同的脅迫響應(yīng)機(jī)制，而在兩自交系之間受到不同調(diào)控的，尤其是僅在某一個(gè)自交系中表達(dá)量發(fā)生變化的miRNAs可用于解釋兩自交系不同的鹽敏感性。
　　 對(duì)由高通量技術(shù)獲得的鹽脅迫響應(yīng)ESTs和miRNA基因，分別預(yù)測(cè)了其啟動(dòng)子區(qū)域的主要脅迫響應(yīng)cis因子。發(fā)現(xiàn)