【摘要】：臭氧(O_3),是一種危害性很大的溫室氣體。其進(jìn)入植物體內(nèi)后會(huì)轉(zhuǎn)變成活性氧自由基導(dǎo)致細(xì)胞程序性的死亡,對(duì)植物造成傷害,并且會(huì)導(dǎo)致水稻等糧食作物產(chǎn)量降低。臭氧誘導(dǎo)的植物體內(nèi)分子應(yīng)答機(jī)制尚不明確,近年來(lái)由于生物信息學(xué)的快速發(fā)展,越來(lái)越多的人采用反向遺傳學(xué)對(duì)脅迫響應(yīng)機(jī)制進(jìn)行研究。水稻生長(zhǎng)期與大氣中臭氧濃度的峰值期重疊,因此在水稻中探尋植物響應(yīng)臭氧的分子機(jī)制比較具有代表性。之前我們的研究表明不同濃度臭氧對(duì)水稻造成的傷害不同,為了進(jìn)一步了解水稻響應(yīng)不同濃度臭氧的分子機(jī)制,本研究以水稻品種日本晴(Oryza Sativa)為材料,運(yùn)用開(kāi)頂箱(OTC)的方法模擬臭氧脅迫條件,對(duì)80nmol·mol~(-1),160nmol·mol~(-1)和200nmol·mol~(-1)濃度下水稻轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn):1.在80nmol·mol~(-1),160nmol·mol~(-1)和200nmol·mol~(-1)臭氧處理后的水稻葉片中分別得到1435,3777和4463個(gè)差異表達(dá)基因。2.在處理過(guò)程中160nmol·mol~(-1-)和200nmol·mol~(-1)基因表達(dá)模式聚為一類,80nmol·mol~(-1)聚為另一類,表明在處理過(guò)程中80nmol·mol~(-1)濃度下的水稻受到脅迫的程度與基因表達(dá)的變化都與160nmol·mol~(-1)和200nmol·mol~(-1)不同。3.在10d時(shí),80nmol·mol~(-1),160nmol·mol~(-1)和200nmol·mol~(-1)分別有147,1450和1799個(gè)差異表達(dá)基因,在15d時(shí),80nmol·mol~(-1),160nmol·mol~(-1)和20nmol·mol~(-1)分別有50,1587和2100個(gè)差異表達(dá)基因,在20d時(shí),80nmol·mol~(-1),160nmol·mol~(-1)和200nmol·mol~(-1)分別有1261,1592和1633個(gè)差異表達(dá)基因,表明在相同天數(shù)下臭氧濃度越高響應(yīng)的DEGs數(shù)量越多。4.在處理過(guò)程中,80nmol·mol~(-1),160nmol·mol~(-1)和200nmol·mol~(-1)濃度下的差異基因分別顯著富集在22,41和53個(gè)功能分類上,響應(yīng)刺激,催化活性,氧結(jié)合,細(xì)胞壁等功能分類中的基因顯著上調(diào),光合作用,類囊體等功能分類中的基因顯著下調(diào),80nmol·mol~(-1)濃度臭氧在20d時(shí)顯著富集在光合作用,響應(yīng)刺激,細(xì)胞壁等分類上,60nmol·mol~(-1)和200nmol·mol~(-1)濃度臭氧在10d,15d和20d時(shí)都顯著富集在光合作用,響應(yīng)刺激,細(xì)胞壁等功能分類上。5.80nmol·mol~(-1)濃度的臭氧在10d,15d和20d時(shí)分別調(diào)控了6,4和8個(gè)MYB轉(zhuǎn)錄因子和2,1和9個(gè)WRKY轉(zhuǎn)錄因子;160nmol·mol~(-1)濃度的臭氧在10d,15d和20d時(shí)分別調(diào)控了17,14和9個(gè)MYB轉(zhuǎn)錄因子和8,13和9個(gè)WRKY轉(zhuǎn)錄因子;200nmol·mol~(-1)濃度的臭氧在10d,15d和20d時(shí)分別調(diào)控了16,11和8個(gè)MYB轉(zhuǎn)錄因子和9,8和7個(gè)WRKY轉(zhuǎn)錄因子。在相同處理天數(shù)中不同濃度臭氧調(diào)控的轉(zhuǎn)錄因子有所不同,隨著處理時(shí)間的增加轉(zhuǎn)錄因子家族中的基因被不同程度的調(diào)節(jié)。6.80nmol·mol~(-1)濃度下的DEGs在10d,15d和20d時(shí)分別顯著富集在2,0和13個(gè)代謝通路上;160nmol·mol~(-1)濃度下的DEGs在10d,15d和20d時(shí)分別顯著富集在17,21和11個(gè)代謝通路上;200nmol·mol~(-1)在10d,15d和20d時(shí)分別富集在22,36和9個(gè)代謝通路上。糖酵解等代謝通路在處理10d時(shí)被激活,光合作用等代謝通路在處理10d時(shí)被抑制,谷胱甘肽代謝,植物病原體相互作用等通路在處理15d時(shí)被激活,80nmol·mol~(-1)濃度臭氧在20d時(shí)顯著富集在光合作用,糖酵解/糖異生等通路上,60nmol·mol~(-1)和200nmol·mol~(-1)濃度臭氧在10d,15d和20d時(shí)都顯著富集在光合作用,糖酵解/糖異生等通路上。基于RNA-Seq數(shù)據(jù)和之前的研究,我們發(fā)現(xiàn)80 nmol·mol~(-1),160nmol·mol~(-1)和200nmol·mol~(-1)濃度的臭氧在處理過(guò)程中對(duì)水稻影響的機(jī)制不同,80 nmol·mol~(-1)濃度臭氧在處理后期對(duì)水稻造成傷害,160nmol·mol~(-1)和200nmol·mol~(-1)濃度的臭氧在處理前期對(duì)水稻造成傷害,為之后水稻響應(yīng)不同濃度臭氧的研究提供了理論依據(jù)和參考。
【學(xué)位授予單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S511;Q943.2
【圖文】：

圖 3-1 Aglient2100 電泳圖 10d，15d 和 20d 分別代表臭氧處理時(shí)間：10 天，15 天和 20 天； 200 分別代表臭氧處理濃度：空氣濃度，80nmol·mol-1，160l-1數(shù)據(jù)及轉(zhuǎn)錄組拼接結(jié)果分析Illumina 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，12 個(gè)樣品分別得到了 25741790，20988202，23070138，19056616，22736878，41563970，23880346，26709692 條原始序列數(shù)據(jù)（Raw Reads）（表量的 reads 之后我們分別得到了 24114937，21953722，21591621，17997824，21276073，39156436，16528623，24655993 高質(zhì)量的過(guò)濾后序列數(shù)據(jù)（Clean Reads），GC表明這 12 個(gè)樣品的測(cè)序結(jié)果質(zhì)量良好可用于后續(xù)分析。使用基因組序列已知的栽培水稻日本晴基因組作為參考

處理后差異表達(dá)的基因進(jìn)行篩選。使用HTSeq-count軟件對(duì)tophat生成的比對(duì)結(jié)果進(jìn)行表達(dá)量的統(tǒng)計(jì)，并通過(guò)edgeR對(duì)樣本中差異表達(dá)基因（Differential expressedgenes，DEGs）進(jìn)行篩選，結(jié)果見(jiàn)圖3-2。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在臭氧處理過(guò)程中，80nmol·mol-1，160nmol·mol-1和200nmol·mol-1臭氧濃度處理的水稻發(fā)生表達(dá)的基因分別有18913，19147和18855個(gè)，其中發(fā)生差異表達(dá)的基因分別有1435，3777和4463個(gè)。為了驗(yàn)證篩選出的差異表達(dá)基因是否合理，我們選取了14個(gè)內(nèi)參基因在DEGs的結(jié)果中進(jìn)行查找。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在80nmol·mol-1和160nmol·mol-1濃度下分別有1個(gè)內(nèi)參基因（LOC_Os11g14220和LOC_Os06g43650）被鑒定為差異表達(dá)基因，在200nmol·mol-1下有3個(gè)內(nèi)參基因（LOC_Os06g43650

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

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本文編號(hào)：2739539