發(fā)布時(shí)間：2020-04-11 15:20

【摘要】：水是影響植物生命活動(dòng)的重要生態(tài)因子,水資源短缺是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要因素之一,干旱脅迫會(huì)對(duì)植物造成巨大的傷害。植物在經(jīng)受干旱脅迫時(shí),會(huì)感知干旱,然后通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)來(lái)調(diào)控基因的表達(dá),最終引起生理代謝上的變化來(lái)應(yīng)對(duì)干旱脅迫,所以隨著全球水資源短缺的危機(jī),研究植物如何應(yīng)對(duì)干旱脅迫已成為各國(guó)科學(xué)家研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一~([1])。然而目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)干旱脅迫的研究多集中在像小麥、玉米等經(jīng)濟(jì)作物,而對(duì)于能源作物甜高粱的干旱脅迫研究多集中在生理生化層面,有關(guān)轉(zhuǎn)錄組的分析研究至今尚未見(jiàn)報(bào)道。我國(guó)屬于水資源短缺的國(guó)家,因此開(kāi)展農(nóng)作物抗旱研究具有重要意義。本論文以甜高粱(Sorghum dochna)遼甜一為實(shí)驗(yàn)材料,通過(guò)模擬干旱脅迫,利用高通量測(cè)序技術(shù)建立了甜高粱轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù)。并對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行了COG注釋分類,GO富集分析,KEGG通路富集分析,找出響應(yīng)干旱脅迫的代謝途徑,為探討甜高粱干旱脅迫應(yīng)答分子機(jī)制研究打下基礎(chǔ),為后續(xù)尋找參與干旱脅迫響應(yīng)的相關(guān)基因和蛋白創(chuàng)造了條件,具體研究結(jié)果如下:(1)應(yīng)用HiSeq2500雙末端測(cè)序技術(shù)(Pair-end sequencing,PE)進(jìn)行高通量測(cè)序,完成2個(gè)樣品的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,共獲得17.34Gb Clean Data,各樣品Clean Data均達(dá)到8.58Gb,Q30堿基百分比在91.09%及以上。(2)組裝后共獲得135,265條Unigene。其中長(zhǎng)度在1kb以上的Unigene有13,674條。利用NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam數(shù)據(jù)庫(kù)作對(duì)比,對(duì)Unigene進(jìn)行功能注釋,共獲得31,316條Unigene的注釋結(jié)果。(3)進(jìn)行CDS預(yù)測(cè)和SNP分析,并用SSR分析Unigene文庫(kù)的基因結(jié)構(gòu)得到5656個(gè)被標(biāo)記的基因。(4)對(duì)對(duì)照組(T01)和干旱脅迫組(T02)的樣品基因進(jìn)行表達(dá)量分析,從中識(shí)別出差異表達(dá)基因1979個(gè),其中干旱脅迫中上調(diào)基因1065個(gè),下調(diào)基因914個(gè)。(5)利用NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam數(shù)據(jù)庫(kù)作對(duì)比,通過(guò)跟各數(shù)據(jù)庫(kù)比,注釋存在表達(dá)差異的基因并進(jìn)行模式聚類和富集性分析,結(jié)果尋找到差異表達(dá)基因1698個(gè),其中被注釋到最多的數(shù)據(jù)庫(kù)是NR,數(shù)量為1691個(gè)。KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)共映射到495個(gè)差異表達(dá)基因,是本實(shí)驗(yàn)室以后著重處理的數(shù)據(jù)。(6)另一發(fā)現(xiàn)是當(dāng)甜高粱處于干旱脅迫時(shí),植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(Plant hormone signal transduction);氨基糖和核苷酸糖代謝(Amino sugar and nucleotide sugar metabolism);酪氨酸代謝(Tyrosine metabolism)這個(gè)三通路跟甜高粱干旱脅迫響應(yīng)相關(guān)性較好,是后續(xù)研究的重點(diǎn)。(7)將轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)與GO數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)后發(fā)現(xiàn),干旱脅迫下,甜高粱幼苗在以下過(guò)程富集明顯。在生物進(jìn)程(BP)大分類中主要有:激素合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程、翻譯響應(yīng)過(guò)程、鹽脅迫的響應(yīng)進(jìn)程、鎘離子響應(yīng)進(jìn)程、冷害響應(yīng)進(jìn)程、細(xì)菌的防御反應(yīng)、光呼吸;細(xì)胞組分(CC)大分類中有:胞質(zhì)溶膠、葉綠體、葉綠體基質(zhì)、核仁、葉綠體包膜;分子功能(MF)大分類中:核糖體的結(jié)構(gòu)成分、幾丁質(zhì)酶活性、序列特異性DNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子活性。本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用高通量測(cè)序技術(shù)進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組和差異表達(dá)基因分析,大大豐富了甜高粱轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)資源,為探討甜高粱干旱脅迫應(yīng)答分子機(jī)制研究打下基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖 1-1 植物中基因組 DNA 結(jié)構(gòu)示意圖與轉(zhuǎn)錄組 RNA 表達(dá)Fig.1-1 Schematic representation of genome(DNA) organization and genetic expression in plants1.6.1 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析對(duì)于細(xì)胞個(gè)體來(lái)說(shuō)，由于轉(zhuǎn)錄調(diào)控，會(huì)出現(xiàn)同類型的細(xì)胞中基因表達(dá)水平有明顯不同�？茖W(xué)家進(jìn)行大量探索后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄組的隨機(jī)變異性是決定細(xì)胞的功能，生命周期的主要因素，因此不同的細(xì)胞具有不同的轉(zhuǎn)錄組表型，利用單細(xì)胞高通量測(cè)序技術(shù)已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組信息進(jìn)行收集。1.6.2 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序確定 RNA 結(jié)構(gòu)現(xiàn)今更多的生物學(xué)家開(kāi)始關(guān)注非編碼 RNA 對(duì)于基因表達(dá)的調(diào)控，，而 RNA 行使其功能的基礎(chǔ)是 RNA 的結(jié)構(gòu)，所以第一步要先探究 RNA 的結(jié)構(gòu)。使用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序來(lái)鑒定RNA 結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)化學(xué)法，酶切法要更加精確高效，靈敏度更高。

轉(zhuǎn)錄組測(cè)序?qū)嶒?yàn)流程圖
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S566.5

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