二氧化硫脅迫后擬南芥差異表達基因的生物信息學分析.pdf

1、二氧化硫(SO2)是大氣主要污染物之一。隨著工業(yè)的快速發(fā)展、城市化速度的加快，我國大氣中SO2含量有不斷上升的趨勢。環(huán)境中高濃度的SO2能干擾植物的新陳代謝，加快呼吸作用，減少可溶性糖的含量，降低光合效率，破壞葉綠素，誘發(fā)染色體畸變。但是，植物的抗逆機制尚不清楚。因此，本文利用基因表達譜芯片，結合Mapman軟件、HCE3.5軟件及網絡數(shù)據(jù)庫，分析SO2脅迫后擬南芥地上部分組織中差異表達的基因，為植物抗逆機制的研究提供實驗依據(jù)。

2、　　本實驗對4周齡擬南芥進行SO2脅迫(30mg/m3，3d)后，選用Affymetrix公司擬南芥寡核苷酸芯片ATH1，對脅迫組和對照組植株地上部分組織細胞的基因表達譜進行分析，發(fā)現(xiàn)脅迫組和對照組間差異表達的基因2780個。運用Mapman軟件對2780個差異表達基因進行分析，發(fā)現(xiàn)脅迫組中與非生物脅迫、蛋白質合成、激素、酶家族、氧化還原、金屬結合等功能相關的多個基因上調表達，而細胞分裂、細胞周期、DNA修復、細胞組織、囊泡運輸、RNA

3、合成、調控、蛋白質修飾相關的基因下調較多。這些基因的表達改變可能在植株逆境生理中發(fā)揮了重要作用。SO2脅迫能引起DNA損傷，使RNA合成受阻，蛋白表達異常，細胞周期和細胞分裂過程改變，細胞代謝發(fā)生相應的變化。脅迫組中生長素合成和應答的多個基因上調表達，表明它們可能參與調節(jié)植株的抗逆生理;細胞色素P450、谷胱甘肽硫轉移酶(GST)等抗逆相關酶類基因轉錄水平增高，與本室其他同學檢測的GST酶活性誘導性增高相一致，說明脅迫時基因轉錄水平的增

4、高提高了編碼蛋白的表達水平，有利于清除細胞內的有害物質;β-1，3葡聚糖酶基因上調增加，可能與一些特定蛋白協(xié)同作用，保護植株免于傷害。
　　利用HCE3.5軟件對SO2脅迫后擬南芥差異表達基因和網絡資源中非生物脅迫（O3、UVB、冷、滲透、鹽等）擬南芥后相應基因的表達譜數(shù)據(jù)進行聚類分析，篩選出了15個相關系數(shù)較高的非生物脅迫共同表達基因和216個SO2脅迫后特異表達的基因，為揭示植物逆境適應機制提供了實驗依據(jù)。
　　在基因表

5、達譜分析中，SO2脅迫后差異表達的基因中發(fā)現(xiàn)許多未知功能基因，其中上調表達大于2倍的基因有10個。利用網絡數(shù)據(jù)庫對未知功能基因中的2個（At1g61410和At5g20760）進行分析，發(fā)現(xiàn)At1g61410編碼的蛋白是非跨膜蛋白，沒有信號肽，存在于細胞核中，可能具有催化和結合功能或其它功能，具有過氧化物酶活性，它的啟動子中含有Myc、NF-1、AP-1、Sp1四個順式作用元件和一個CpG島;At5g20760編碼的蛋白也是非跨膜蛋白，