【摘要】：磷是玉米生長(zhǎng)發(fā)育十分重要的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一,土壤磷含量過低會(huì)嚴(yán)重影響玉米產(chǎn)量。同時(shí),磷是生物膜脂的重要組成成分,磷的缺乏會(huì)影響膜脂組成及其功能。本研究以玉米品種合344為試驗(yàn)材料,通過高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和脂質(zhì)組檢測(cè)技術(shù),解析玉米葉片在低磷(-P:5μM KH_2PO_4;+P:1000μM KH_2PO_4)脅迫條件下其脂類代謝的調(diào)控和磷響應(yīng)基因的差異表達(dá)情況,挖掘在磷脅迫下響應(yīng)相關(guān)脂類代謝途徑的及生理表型變化的關(guān)鍵基因。本研究主要結(jié)果如下:通過Blast軟件將COG、GO、KEGG、Swiss-Prot、NR五個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的蛋白以及核酸序列與磷脅迫下玉米葉片測(cè)序得到的基因分別進(jìn)行比對(duì)。差異基因GO分類中,三個(gè)時(shí)間點(diǎn)處理分別注釋到42個(gè)、44個(gè)和44個(gè)組中。差異基因KEGG分類中,三個(gè)時(shí)間點(diǎn)的差異表達(dá)基因分別被注釋到75個(gè),73個(gè)和57個(gè)代謝通路中。差異基因COG分類中的在三個(gè)時(shí)間點(diǎn)中,“僅通用功能預(yù)測(cè)”(General function prediction only)的差異表達(dá)基因數(shù)目占比最多,1d數(shù)目為34條,3d數(shù)目為39條,7d數(shù)目為41條。將3個(gè)對(duì)比組中表達(dá)量(Fold Change)變化幅度1以上(Log2FC≥1)上調(diào)和下調(diào)的基因與轉(zhuǎn)錄因子數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)、注釋。分別發(fā)現(xiàn)20個(gè)、24個(gè)以及15個(gè)轉(zhuǎn)錄因子家族。在與葉綠素相關(guān)的磷脅迫差異表達(dá)基因當(dāng)中,直接參與葉綠素合成相關(guān)的差異表達(dá)基因多數(shù)呈下調(diào)表達(dá),降解過程的相關(guān)基因多數(shù)呈上調(diào)表達(dá)。與光合系統(tǒng)相關(guān)的差異表達(dá)基因均為下調(diào)表達(dá),其中PSBY(GRMZM2G134130)基因下調(diào)最為顯著。與SOD和POD相關(guān)的差異表達(dá)基因均呈上調(diào)表達(dá),且-P(5μM KH_2PO_4)處理下的玉米葉片的SOD,POD活性均不同程度的高于+P(1000μM KH_2PO_4)處理。膜脂過氧化基因LOX3,LOX6和LOX10的表達(dá)在-P處理下也有明顯上調(diào)。-P處理玉米葉片的MDA含量無論在哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)均高于+P處理。本研究共檢測(cè)到PC、PE、PA、PI、PS和PG等六種磷脂,MGDG和DGDG兩種半乳糖脂以及一種硫脂(SQDG)還有三種溶血磷脂(LPG、LPC和LPA)。玉米葉片中半乳糖脂MGDG和DGDG的比例最高。并且在低磷脅迫脅迫下MGDG,DGDG及SQDG在葉片中所占的摩爾百分比顯著升高,而PS等磷脂的含量顯著降低;玉米和擬南芥及其他植物物種的MGD、DGD和SQD聚集成兩個(gè)亞組,標(biāo)記為Type A和Type B。在磷脅迫下,玉米和擬南芥中葉片和根組織中的Type B MGD基因的表達(dá)均顯著升高,與Type A SQD相比,玉米和擬南芥Type B SQD基因的表達(dá)在葉和根組織中都被顯著誘導(dǎo)。而ZmMGD和ZmDGD基因的表達(dá)受溫度脅迫的影響顯著,尤其是Type A ZmMGDs,而Type B ZmSQD對(duì)溫度和鹽脅迫更敏感。
【圖文】：

圖 3-1 各樣品 FPKM 密度分布對(duì)比圖 圖 3-2 兩樣品間的表達(dá)量相關(guān)性熱圖Fig. 3-1 Comparison for each sample Fig. 3-2 Correlation heat maps for twoFPKM density contrast samples expression差異表達(dá)基因分析了了解磷脅迫下玉米葉片差異表達(dá)基因表達(dá)情況，我們對(duì) 3 個(gè)時(shí)間點(diǎn)的-P 處理與行差異基因火山圖分析，如圖 3-3 所示，，紅色圓點(diǎn)與綠色圓點(diǎn)分別代表上調(diào)差異與下調(diào)差異表達(dá)基因，并且差異表達(dá)的基因倍數(shù)均在 2 倍以上（Log2FC>2），黑基因代表在磷脅迫處理下表達(dá)量無顯著差異。

圖 3-1 各樣品 FPKM 密度分布對(duì)比圖 圖 3-2 兩樣品間的表達(dá)量相關(guān)性熱圖Fig. 3-1 Comparison for each sample Fig. 3-2 Correlation heat maps for twoFPKM density contrast samples expression差異表達(dá)基因分析了了解磷脅迫下玉米葉片差異表達(dá)基因表達(dá)情況，我們對(duì) 3 個(gè)時(shí)間點(diǎn)的-P 處理與行差異基因火山圖分析，如圖 3-3 所示，紅色圓點(diǎn)與綠色圓點(diǎn)分別代表上調(diào)差異與下調(diào)差異表達(dá)基因，并且差異表達(dá)的基因倍數(shù)均在 2 倍以上（Log2FC>2），黑基因代表在磷脅迫處理下表達(dá)量無顯著差異。
【學(xué)位授予單位】：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S513

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9 毛節(jié)

本文編號(hào)：2617671