煙草由于其生長周期較短、適應(yīng)性相對較強(qiáng)、抗逆性研究透徹、植物特征明顯,在分子遺傳和生物工程中有著重要的作用。測序技術(shù)的快速發(fā)展和煙草全基因組序列圖譜的釋放,為煙草鹽脅迫和脫落酸激素誘導(dǎo)下應(yīng)答反應(yīng)的研究提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。選取普通煙草K326作為試驗(yàn)材料,采用霍格蘭營養(yǎng)液對煙草材料進(jìn)行平衡處理并設(shè)置對照組,分別進(jìn)行鹽脅迫和脫落酸誘導(dǎo)處理并設(shè)置實(shí)驗(yàn)組,每個處理三次重復(fù)。通過轉(zhuǎn)錄組測序手段分析煙草在兩種不同滲透脅迫下差異表達(dá)基因,使用GO(Gene Ontology)數(shù)據(jù)庫對差異表達(dá)基因進(jìn)行功能富集,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種處理下差異表達(dá)基因的功能主要集中在蛋白結(jié)合、催化活性、生物調(diào)節(jié)和應(yīng)激反應(yīng)等過程。與鹽脅迫處理相比較,脫落酸誘導(dǎo)在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄等方面富集的基因更多。兩種處理共有差異基因研究結(jié)果表明,煙草脅迫應(yīng)答基因可以在多種滲透脅迫中進(jìn)行調(diào)控做出應(yīng)激反應(yīng)并表達(dá)。特異性基因在各自處理中起到關(guān)鍵作用。煙草兩種處理的轉(zhuǎn)錄組原始數(shù)據(jù)組裝的184,134條轉(zhuǎn)錄本序列中發(fā)現(xiàn)79,974個SSR序列,SSR出現(xiàn)頻率為43.43%。SSR序列在試驗(yàn)兩種處理中平均10.32kb發(fā)現(xiàn)一段SSR序列,且長度占比0.21%,明顯發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄本的SSR序列僅占基因組SSR的很少一部分。SSR中偏低的GC含量和高比例的二聚體三次重復(fù)和三聚體的特征發(fā)現(xiàn)與三聯(lián)體密碼子有著重要關(guān)系,并對煙草轉(zhuǎn)錄起到重要作用�？勺兗羟械难芯考胺治霭l(fā)現(xiàn)A3SS在煙草脅迫條件下出現(xiàn)的最為普遍,RI的比例也相對較多,而MEX比例非常低。不同處理煙草轉(zhuǎn)錄的可變剪切分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),每種可變剪切類型所占的比例是相近的,這與相近功能的可變剪切類型在脅迫下大規(guī)模出現(xiàn)有關(guān)。絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)級聯(lián)反應(yīng)途徑在植物生長發(fā)育、細(xì)胞增殖和激素生理學(xué)以及生物和非生物應(yīng)激脅迫中起到主要作用。煙草受到鹽脅迫后表現(xiàn)出MAPK通路兩種不同途徑:脅迫應(yīng)答鹽離子信號直接進(jìn)入MAPK級聯(lián)反應(yīng),該通路下基因全部表現(xiàn)出上調(diào)激活的現(xiàn)象,激活煙草抗鹽性;另一種是結(jié)合脫落酸進(jìn)行級聯(lián)反應(yīng),調(diào)控CAT2基因家族實(shí)現(xiàn)煙草抗鹽應(yīng)答或者通過與脫落酸受體(PYR/PYL)結(jié)合,依次經(jīng)過蛋白磷酸酶(PP2C)和蛋白激酶(SnRK2)進(jìn)入級聯(lián)反應(yīng),使煙草產(chǎn)生抗鹽性。本研究發(fā)現(xiàn),在植物受到外界鹽脅迫時(shí),無論是否存在外施脫落酸的現(xiàn)象,煙草都會通過自身合成脫落酸通過兩個途徑完成抗鹽的脅迫應(yīng)答。兩種處理時(shí)煙草的共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析將轉(zhuǎn)錄本去冗余基因集聚類到22個模塊,通過模塊之間基因的相似性和關(guān)聯(lián)性比對,計(jì)算基因表達(dá)的特征,分析了整個煙草網(wǎng)絡(luò)中不同模塊的關(guān)聯(lián)性,將22個模塊分為了4個功能之間類似的亞分組。不同處理功能分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同處理下模塊起到的關(guān)鍵作用不同,基因分布較多的模塊在兩種處理下都起到重要作用,而存在類似blueviolet的模塊僅在脫落酸單一處理下起到輔助調(diào)控作用。
【學(xué)位單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S572
【部分圖文】：

圖 3.1 脫落酸誘導(dǎo)試驗(yàn)基因表達(dá)圖點(diǎn)（上調(diào)表達(dá)），藍(lán)色點(diǎn)（下調(diào)表達(dá)），灰色表示無差異Figure 3.1 The gene expression of ABA treatmentlated expression), blue plot (down-regulated expression), gra圖對脫落酸誘導(dǎo)中各樣品之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行可

圖 3.2 脫落酸誘導(dǎo)試驗(yàn)各樣本中差異基因表達(dá)圖（Z-score）Figure 3.2 The DEGs expression of ABA treatment (Z-score)脫落酸誘導(dǎo)試驗(yàn)?zāi)康暮Y選差異基因完成后，研究 3,306 個脫落酸誘導(dǎo)差異基因在Gene Ontology 中的分布狀況將闡明脫落酸誘導(dǎo)試驗(yàn)樣本在基因功能方面的研究。通過

圖 3.3 脫落酸誘導(dǎo)試驗(yàn) GO 功能富集Figure 3.3 The GO function of ABA treatment2 鹽脅迫下煙草差異表達(dá)基因及功能分析試驗(yàn)中經(jīng)過 NaCl 溶液處理的煙草樣本與只有霍格蘭培養(yǎng)液的煙草樣本對照
【參考文獻(xiàn)】

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1 熊海軍;張興坦;吳向偉;謝小東;聶夢云;王根洪;夏慶友;;栽培煙草抗逆相關(guān)WRKY轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)特征分析[J];中國煙草學(xué)報(bào);2014年06期

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本文編號：2836496