本文選題：玉米　切入點(diǎn)：干旱脅迫　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：干旱等非生物脅迫是嚴(yán)重影響植物生長(zhǎng)發(fā)育以及后期產(chǎn)量的環(huán)境因素。為了適應(yīng)不利環(huán)境,植物進(jìn)化出復(fù)雜的應(yīng)答機(jī)制,包括轉(zhuǎn)錄調(diào)控、表觀修飾、代謝重整等。在轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中,轉(zhuǎn)錄因子處于中心地位,能夠調(diào)節(jié)成百上千的下游基因的表達(dá)。本研究對(duì)正常和干旱脅迫條件下玉米B73三種不同組織和四個(gè)發(fā)育時(shí)期的24組轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及構(gòu)建共表達(dá)網(wǎng)絡(luò);進(jìn)一步研究了玉米WRKY轉(zhuǎn)錄因子家族的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系與干旱應(yīng)答表達(dá)譜,具體研究結(jié)果如下:1.通過(guò)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的比對(duì)、拼接和表達(dá)量計(jì)算,發(fā)現(xiàn)至少在一組樣品中表達(dá)的基因有27885個(gè),而52.24%(14625/27885)的基因在24組樣品中都有表達(dá)。進(jìn)一步差異表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)了11284個(gè)差異表達(dá)基因,其中干旱脅迫下雌穗和葉片的R1時(shí)期差異表達(dá)基因數(shù)目最多,而雄穗不同時(shí)期的差異基因數(shù)目都相對(duì)較少。2.使用WGCNA包將差異表達(dá)基因劃分為10個(gè)模塊。不同模塊與基因的組織時(shí)期特異性表達(dá)有關(guān),暗示著不同的功能。進(jìn)一步GO富集分析發(fā)現(xiàn)這些功能包括葉綠體光合作用、酶活性、花粉管生長(zhǎng)、膜轉(zhuǎn)運(yùn)、細(xì)胞壁、脅迫響應(yīng)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、水解酶活性等。共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)包含844個(gè)樞紐基因,15.4%的樞紐基因存在全基因組復(fù)制事件,基因復(fù)制產(chǎn)生的同模塊的樞紐基因?qū)χg的表達(dá)相關(guān)系數(shù)更高,說(shuō)明它們功能趨向于保守。3.通過(guò)結(jié)合已知的調(diào)控網(wǎng)絡(luò),聚焦于共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮樞紐作用的轉(zhuǎn)錄因子。發(fā)現(xiàn)bHLH,NAC,C2H2等轉(zhuǎn)錄因子家族成員在玉米應(yīng)答干旱脅迫和發(fā)育中扮演著雙重角色。4.WRKY轉(zhuǎn)錄因子是植物特有的轉(zhuǎn)錄因子,在植物應(yīng)答生物或非生物脅迫時(shí)具有重要功能。我們鑒定出玉米基因組含有120個(gè)WRKY基因家族成員,基因結(jié)構(gòu)和蛋白序列分析表明不同WRKY亞家族具有各自獨(dú)特的特征;利用公共數(shù)據(jù)庫(kù)中的基因芯片數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)譜分析,發(fā)現(xiàn)8個(gè)WRKY基因響應(yīng)干旱脅迫;RNA-seq數(shù)據(jù)分析表明58個(gè)WRKY基因響應(yīng)干旱脅迫;利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)鑒定出7個(gè)基因應(yīng)答干旱脅迫;進(jìn)一步對(duì)10個(gè)WRKY基因進(jìn)行啟動(dòng)子順式元件分析,發(fā)現(xiàn)10個(gè)基因的啟動(dòng)子區(qū)域均含有應(yīng)答干旱的順式元件;蛋白質(zhì)相互作用分析表明21個(gè)差異表達(dá)的WRKY轉(zhuǎn)錄因子間可能存在互作關(guān)系。
[Abstract]:Abiotic stress, such as drought, is a serious environmental factor affecting plant growth and late yield.In order to adapt to adverse environment, plants have evolved complex response mechanisms, including transcriptional regulation, epigenetic modification, metabolic reorganization, and so on.In the transcriptional regulatory network, transcription factors are central and can regulate the expression of hundreds of downstream genes.In this study, 24 sets of transcriptome data of three different tissues and four developmental stages of maize B73 under normal and drought stress conditions were analyzed and coexpression networks were constructed.The phylogenetic relationship and drought response expression profiles of maize WRKY transcription factor family were further studied. The results are as follows: 1.By comparison of transcriptome data, splicing and expression calculation, we found that 27885 genes were expressed in at least one set of samples, while 52.24625 / 27885) genes were expressed in 24 groups of samples.Further differential expression analysis revealed 11284 differentially expressed genes, in which the number of differentially expressed genes in female ear and leaf at R1 stage was the highest, while the number of differentially expressed genes in different stages of male ear was relatively small.The differentially expressed genes were divided into 10 modules using WGCNA package.Different modules are related to the specific expression of genes during tissue stage, suggesting different functions.Further go enrichment analysis showed that these functions included chloroplast photosynthesis, enzyme activity, pollen tube growth, membrane transport, cell wall, stress response, transcriptional regulation, hydrolase activity and so on.In the coexpression network, 15.4% of the hinge genes contained 844 pivotal genes, and the gene replication generated by gene replication had higher expression correlation coefficient between the hinge gene pairs of the same module, which indicated that their function tended to be conservative. 3.By combining known regulatory networks, it focuses on transcription factors that play a pivotal role in coexpression networks.It was found that the members of the transcription factor family such as BHLHHN NACN C2H2 play a dual role in maize drought response and development. 4. WRKY transcription factors are plant specific transcription factors and play an important role in plant response to abiotic or abiotic stress.We identified 120 members of WRKY gene family in maize genome. The analysis of gene structure and protein sequence showed that different WRKY subfamilies had their own unique characteristics.Eight WRKY genes were found to be responsive to drought stress by RNA-seq data analysis, and 7 genes were identified by real-time fluorescence quantitative PCR.Further analysis of 10 WRKY gene promoter cis-elements showed that all the promoter regions of the 10 genes contained cis-elements in response to drought.Protein interaction analysis showed that there might be interaction among 21 differentially expressed WRKY transcription factors.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S513;Q943.2

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本文編號(hào)：1724425