【摘要】：水稻是世界上最重要的作物之一,同時(shí)也是一種單子葉模式植物。在生長發(fā)育的過程中,水稻會遭到許多非生物逆境的脅迫,這給水稻產(chǎn)量造成了重大損失。因此,培育出具有抗逆性的水稻新品種具有十分重要的意義�，F(xiàn)有的研究雖然已經(jīng)報(bào)道了許多逆境相關(guān)基因,但這距離人們?nèi)媪私馑镜目鼓鏅C(jī)制還有很長的一段距離。為了更進(jìn)一步地了解水稻的抗逆機(jī)制,本研究從公共數(shù)據(jù)庫和本實(shí)驗(yàn)室中共搜集得到了491張與水稻非生物逆境相關(guān)的基因芯片。計(jì)算得到了各個(gè)非生物逆境下的差異表達(dá)基因之后,我們對這些差異表達(dá)基因行了GO富集分析以及啟動子區(qū)順式作用元件分析。最后,我們構(gòu)建了各個(gè)非生物逆境下的基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)。研究的主要結(jié)果如下:1.計(jì)算得到了各個(gè)非生物逆境下的的差異表達(dá)基因。其中干旱脅迫下的差異表達(dá)基因有2506個(gè),低溫脅迫下的差異表達(dá)基因有2936個(gè),高溫脅迫下的差異表達(dá)基因有2259個(gè),鹽脅迫下的差異表達(dá)基因有2463個(gè),且有174個(gè)基因在四種非生物逆境下都差異表達(dá)。2.提取各個(gè)逆境下的差異表達(dá)基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游1.5kb的序列作為啟動子區(qū),對這些啟動子區(qū)進(jìn)行順式作用元件分析。在干旱脅迫條件下,我們鑒定到了26個(gè)順式作用元件,其中有20個(gè)順式作用元件與數(shù)據(jù)庫中已知的順式作用元件具有較高的相似性,其余6個(gè)則是功能未知的。在低溫脅迫條件下,我們鑒定到了16個(gè)順式作用元件,其中有12個(gè)順式作用元件與數(shù)據(jù)庫中已知的順式作用元件具有較高的相似性,其余4個(gè)則是功能未知的。在高溫脅迫條件下,我們鑒定到了17個(gè)順式作用元件,其中有13個(gè)順式作用元件與數(shù)據(jù)庫中已知的順式作用元件具有較高的相似性,其余4個(gè)則是功能未知的。在鹽脅迫條件下,我們鑒定到了24個(gè)順式作用元件,其中有18個(gè)順式作用元件與數(shù)據(jù)庫中已知的順式作用元件具有較高的相似度,其余6個(gè)則是功能未知的。3.計(jì)算得到基因的表達(dá)量之后,我們構(gòu)建了各個(gè)非生物逆境下的的基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò),并鑒定到了相應(yīng)的基因模塊。通過對基因顯著性以及模塊關(guān)系進(jìn)行篩選,我們得到了與各個(gè)非生物逆境相關(guān)的候選基因。在干旱脅迫條件下,我們鑒定到了13個(gè)基因模塊和200個(gè)與干旱脅相關(guān)的候選基因。在低溫脅迫條件下,我們鑒定到了17個(gè)基因模塊和441個(gè)與低溫脅迫相關(guān)的候選基因。在高溫脅迫條件下,我們鑒定到了22個(gè)基因模塊和139個(gè)與高溫脅迫相關(guān)的候選基因。在鹽脅迫條件下,我們鑒定到了11個(gè)基因模塊和57個(gè)與鹽脅迫相關(guān)的候選基因。
【圖文】：

et al 2012)。在第二步中，基因之間的相關(guān)性被用來構(gòu)建共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)，其中節(jié)點(diǎn)代表基因，邊代表基因之間存在相關(guān)性以及相關(guān)性的強(qiáng)弱。在這其中，閾值的選擇尤為重要。近來 Cmv 等人比較了 5 種閾值標(biāo)準(zhǔn)，最后發(fā)現(xiàn)依據(jù)不同的數(shù)據(jù)集以及分析目的，閾值的選擇也是不同的(Cmv et al 2017)。在第三步中，我們將在所有樣本中具有相似表達(dá)模式的基因聚為一類，以形成基因模塊。由于聚類方法的選擇對最終的結(jié)果會有較大的影響，所以我們在選擇聚類方法時(shí)要仔細(xì)考慮。D'Haeseleer 比較了較為常用的 3 種方法：自組織映射（SOM）、K 均值（K-means）聚類以及層次聚類，最后發(fā)現(xiàn)自組織映射要優(yōu)于另外 2 種方法(D'Haeseleer 2005)�；蚰K一旦被鑒定之后，便可被用于后續(xù)的一些列分析了，如模塊基因的富集分析、模塊與性狀的相關(guān)性分析等。

(Mittler et al 2011; Molassiotis and Fotopoulos 2011)。ROS 和 RNS 具有協(xié)同效應(yīng)，它們共同發(fā)揮作用來調(diào)控植物應(yīng)對各種逆境的脅迫。目前有關(guān) ROS 的研究較多，且其在逆境響應(yīng)過程的信號通路以及它與植物激素之間的互作關(guān)系已經(jīng)被全面報(bào)道(Mittler et al 2011)，但關(guān)于 RNS 在逆境研究中的報(bào)道則相對較少(Molassiotis andFotopoulos 2011)。植物激素也是植物在響應(yīng)非生物逆境過程中的重要調(diào)控因子。其中，ABA(abscisic acid)和 ETH (ethylene)的作用最為關(guān)鍵(Goda et al 2008)。ABA 在許多非生物逆境過程中都發(fā)揮關(guān)鍵作用，尤其是在滲透脅迫過程中(Chinnusamy et al 2008; Kimet al 2010)。ABA 信號途徑可以根據(jù)是否需要轉(zhuǎn)錄因子的參與分為兩類：一類是不需要轉(zhuǎn)錄因子的參與，從而可以快速應(yīng)對外界環(huán)境。典型的例子便是 ABA 通過調(diào)控離子和水分子的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而調(diào)控氣孔的運(yùn)動(Kim et al 2010)；另一類則需要轉(zhuǎn)錄因子的參與，可以調(diào)控植物的生長發(fā)育等過程，，但所需的時(shí)間較長。NutrientDeficiency AnoxiaOsmotic
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S511;Q943.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 盧學(xué)丹;宋書鋒;李落葉;王曼玲;夏新界;;水稻多逆境響應(yīng)新基因OsMsr9的表達(dá)與克隆[J];農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究;2010年02期

本文編號：2653497