本文關(guān)鍵詞： RTCS 苗期 低氮 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序　出處：《四川農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：氮是植物的三大營(yíng)養(yǎng)元素之一,直接影響到作物產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量,對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育具有重要的作用。氮含量過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響植物的生長(zhǎng)。而缺氮會(huì)破壞植物重要的生物學(xué)過(guò)程,如氮代謝和光合作用等過(guò)程。植物根系是吸收氮素以及感受環(huán)境氮素變化最主要、直接的器官,因此植物根系結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)發(fā)育可能會(huì)影響植物對(duì)氮的吸收,對(duì)控制根生長(zhǎng)有關(guān)基因的鑒定與分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的解析將有利于氮效利用效率的研究。本研究中,在低氮(0.04mM)和正常氮(4mM)條件下對(duì)玉米突變體rtcs和野生型B73在處理12h、24h、48h、96h后進(jìn)行總蛋白含量、谷氨酰胺合成酶活力和葉綠素含量的測(cè)定。在此基礎(chǔ)上,利用RNA-seq技術(shù)對(duì)上述四個(gè)時(shí)間點(diǎn)的玉米根系進(jìn)行了比較轉(zhuǎn)錄組分析,以比較野生型和突變體在正常氮水平和低氮脅迫下玉米根系的基因表達(dá)譜差異。獲得的主要研究結(jié)果如下：1.在出芽后8天左右野生型和突變體根系呈現(xiàn)出明顯的形態(tài)差異,野生型有初生根和種子根,而突變體rtcs沒(méi)有種子根只有初生根,與前人觀察的rtcs突變體表型一致。而突變體和野生型均在低氮比正常氮條件下主根根長(zhǎng)更長(zhǎng),側(cè)根根數(shù)更多；低氮和正常氮條件下均是突變體比野生型主根根長(zhǎng)更長(zhǎng),側(cè)根根數(shù)更多；且都隨著時(shí)間點(diǎn)增加差距越來(lái)越大。突變體和野生型在低氮條件下總蛋白含量和谷氨酰胺合成酶活力均低于正常氮條件；而突變體中總蛋白含量和谷氨酰胺合成酶活力在正常氮和低氮條件下均低于野生型。在兩個(gè)氮水平下,隨著時(shí)間增加野生型和突變體葉綠素總含量和葉綠素a含量均呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì),且差異較大,而葉綠素b含量差異不大,說(shuō)明兩個(gè)材料葉綠素總含量的差異主要由葉綠素a含量的差異引起；低氮脅迫下幼苗葉片葉綠素含量相較于正常氮條件下均下降,且低氮脅迫對(duì)突變體的葉綠素含量的影響比對(duì)野生型的影響更大。2.突變體和野生型幼苗根系RNA-seq結(jié)果顯示,32個(gè)樣品獲得32-46M clean reads,有78.82%-85.57%的reads可以映射到玉米B73參考基因組序列上,共注釋到27921-28547個(gè)已知的蛋白編碼基因,其中有25285個(gè)基因在所有的實(shí)驗(yàn)時(shí)間點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)條件都有表達(dá)。為探究根系發(fā)育相關(guān)調(diào)控機(jī)制,本研究在正常氮條件下比較野生型和突變體的轉(zhuǎn)錄組,共鑒定出7418個(gè)差異表達(dá)基因,其中僅有10.5%(786個(gè)基因)的DEGs在四個(gè)時(shí)間點(diǎn)中均呈現(xiàn)差異表達(dá),功能注釋分析發(fā)現(xiàn)這些co-modulated DEGs主要涉及79條生物學(xué)通路,包括植物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、苯丙素生物合成、苯丙氨酸代謝、谷胱甘肽代謝、植物與病原菌相互作用、淀粉和蔗糖代謝等生物學(xué)過(guò)程。GeneOntology功能顯著性富集分析發(fā)現(xiàn)這些差異基因顯著富集在29個(gè)GO條目中,包含生物學(xué)調(diào)控,初級(jí)代謝過(guò)程調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、基因表達(dá)調(diào)控、非生物脅迫響應(yīng)等。K-means聚類分析結(jié)果顯示co-modulated DEGs聚為8個(gè)類群。3.為探究玉米根系低氮脅迫響應(yīng)基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制,本研究比較野生型和突變體在正常氮及低氮脅迫下基因表達(dá)差,在野生型及突變體比較組中分別檢測(cè)到了7977及7762個(gè)低氮脅迫相關(guān)的差異表達(dá)基因。野生型在低氮脅迫下有593個(gè)基因在四個(gè)時(shí)間點(diǎn)均顯示差異表達(dá),其中有194個(gè)差異基因上調(diào)表達(dá),399個(gè)差異基因下調(diào)表達(dá)。突變體在低氮脅迫下有804個(gè)基因在四個(gè)時(shí)間點(diǎn)均顯示差異表達(dá),其中有543個(gè)差異基因上調(diào)表達(dá),有261個(gè)差異基因下調(diào)表達(dá)。有403個(gè)co-modulated DEGs在兩個(gè)材料中共同參與了低氮脅迫響應(yīng)。這些co-modulated DEGs被注釋到90個(gè)生物學(xué)過(guò)程、72個(gè)分子功能和23類細(xì)胞組分中。用KOBAS進(jìn)行富集分析,確定了兩條差異基因主要富集的通路：甘油酯代謝和半乳糖代謝。另外分別有7和5個(gè)co-modulated DEGs注釋到苯丙生物合成和苯丙氨酸代謝通路的。4.在四個(gè)時(shí)間點(diǎn)中,分析由低氮脅迫引起的基因型特異轉(zhuǎn)錄水平的改變,結(jié)果顯示在野生型和突變體中分別有190和401個(gè)基因型特異差異表達(dá)基因。野生型大量的基因型特異性DEGs存在冷脅迫響應(yīng)、非生物脅迫響應(yīng)、多細(xì)胞生物體內(nèi)平衡、銅離子結(jié)合、生物質(zhì)量調(diào)節(jié)和多細(xì)胞生物過(guò)程GO條目中；突變體的許多特異DEGs被歸類到細(xì)胞組份的子類別(膜,細(xì)胞,胞外結(jié)構(gòu)和泛素連接酶復(fù)合物)中。
[Abstract]:Under the condition of low nitrogen ( 0.04 mM ) and normal nitrogen ( 4 mM ) , the total protein content and the content of chlorophyll a were all lower than that of wild type . The results showed that there were only 190 and 401 differentially expressed genes in the wild type and mutant compared with wild type and mutant . The results showed that there were 190 and 401 differentially expressed genes in the wild type and mutant .

【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S513

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1454928