【目的】谷子適應性強,抗旱耐瘠,是起源于中國的重要作物。通過轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)分析谷子萌發(fā)不同吸水期的轉(zhuǎn)錄組差異,以期獲得谷子萌發(fā)過程中的差異表達基因,尋找調(diào)控谷子萌發(fā)的重要代謝途徑和代謝物�！痉椒ā恳詴x谷20為材料,構(gòu)建谷子萌發(fā)過程中開始快速吸水期、滯緩吸水期和重新大量吸水期的cDNA文庫,進行轉(zhuǎn)錄組分析;采用K-Means開展基因表達聚類分析;利用DESeq篩選差異表達基因;通過COG、GO、KEGG等對差異表達基因進行功能注釋;利用KEGG富集挖掘不同吸水期調(diào)控種子萌發(fā)的關(guān)鍵代謝途徑和關(guān)鍵基因;并采用qRT-PCR驗證其可靠性;用HPLC分析關(guān)鍵代謝物含量�！窘Y(jié)果】轉(zhuǎn)錄物測序分析獲得谷子萌發(fā)開始快速吸水期、滯緩吸水期和重新大量吸水期覆蓋整個基因組的基因表達譜,共獲得33 643個基因,識別9個具有不同表達模式的共表達基因簇。比較種子萌發(fā)的開始快速吸水期與滯緩吸水期、滯緩吸水期與重新大量吸水期、開始快速吸水期與重新大量吸水期,分別篩選出3 893、4 612和8 472個差異表達基因。KEGG富集分析表明,3個比較的差異表達基因都顯著富集到phenylpropanoid biosynt... 

【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)科學. 2020,53(15)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：15 頁

【部分圖文】：

差異表達基因火山圖

植物生長發(fā)育始于種子萌發(fā)。種子萌發(fā)是植物恢復新的生命周期的一個復雜過程，涉及一系列生長代謝和合成途徑，以及分子、生理、生化和形態(tài)上的變化，如隨著水吸入干種子細胞，呼吸強度明顯增高、暫時的膜結(jié)構(gòu)擾動、主要儲存物質(zhì)活化、多聚體的重聚、已形成mRNAs的翻譯、新mRNA的合成、細胞膜和DNA的修復等[35-36]。本研究比較谷子種子不同吸水階段的轉(zhuǎn)錄物組差異，發(fā)現(xiàn)大量表達差異表達基因COG富集于碳水化合物轉(zhuǎn)運和代謝、轉(zhuǎn)錄、復制重組和修復、翻譯后修飾、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換和伴侶等途徑。而GO富集更進一步將其聚焦于萌動種子對周圍環(huán)境條件的感應，如對寒冷、缺水、缺氧、干枯、氧化壓力、karrikin等的反應。并且各個階段各有所側(cè)重，如PhaseⅠ-PhaseⅡ主要涉及對油菜素內(nèi)脂的反應、根毛伸長、甾醇生物合成和水轉(zhuǎn)運4個通路；PhaseⅡ-PhaseⅢ主要集中氮的轉(zhuǎn)運、油菜素類固醇生物合成、真菌防御反應、乙酰輔酶A代謝和細胞板形成引起的細胞分裂通路；PhaseⅠ-PhaseⅢ主要與冷反應、植物型細胞壁松弛、油菜素類固醇生物合成、根毛伸長、DNA復制起始。而KEGG富集將3個比較的差異表達基因顯著富集于苯丙氨酸代謝、苯丙烷生物合成、淀粉和蔗糖代謝通路。這與許冰霞等[13]分析谷子萌發(fā)期響應干旱脅迫的基因表達譜結(jié)果一致，PEG脅迫處理10和18 h的谷子種子差異表達基因參與到苯丙烷生物合成過程。鹽脅迫條件下，培養(yǎng)7 d去掉胚根胚芽的豫谷2和安04的萌發(fā)種子的KEGG富集分析也發(fā)現(xiàn)，上調(diào)DEGs主要富集于植物激素信號轉(zhuǎn)導、精氨酸及脯氨酸代謝、淀粉及糖代謝、次生代謝物合成等途徑；下調(diào)DEGs主要富集在氨基酸合成、甘油磷脂代謝、苯丙烷合成等代謝途徑[14]。圖7 苯丙烷類相關(guān)基因在不同萌發(fā)吸水時期的qRT-PCR表達分析

苯丙烷類相關(guān)基因在不同萌發(fā)吸水時期的qRT-PCR表達分析

【參考文獻】：
期刊論文
[1]NaCl處理谷子萌發(fā)期種子的轉(zhuǎn)錄組學分析[J]. 潘教文,李臻,王慶國,管延安,李小波,戴紹軍,丁國華,劉煒.  中國農(nóng)業(yè)科學. 2019(22)
[2]As對谷子萌發(fā)、幼苗生長及抗氧化酶系統(tǒng)的影響[J]. 王春梅,閆雙堆,卜玉山,劉利軍,張乃于.  水土保持學報. 2018(06)
[3]超重力對谷子種子萌發(fā)及生理生化特性的影響[J]. 楊凈,王宏富,魚冰星,李智,王鈺云.  激光生物學報. 2018(04)
[4]谷子萌發(fā)期響應干旱脅迫的基因表達譜分析[J]. 許冰霞,尹美強,溫銀元,裴帥帥,柯貞進,張彬,原向陽.  中國農(nóng)業(yè)科學. 2018(08)
[5]谷子轉(zhuǎn)錄因子SiNAC18通過ABA信號途徑正向調(diào)控干旱條件下的種子萌發(fā)[J]. 竇祎凝,秦玉海,閔東紅,張小紅,王二輝,刁現(xiàn)民,賈冠清,徐兆師,李連城,馬有志,陳明.  中國農(nóng)業(yè)科學. 2017(16)
[6]不同品種谷子種子萌發(fā)期對干旱脅迫的生理響應及其抗旱性評價[J]. 裴帥帥,尹美強,溫銀元,黃明鏡,張彬,郭平毅,王玉國,原向陽.  核農(nóng)學報. 2014(10)
[7]不同生態(tài)區(qū)主要育成谷子品種芽期耐旱性鑒定[J]. 秦嶺,楊延兵,管延安,張華文,王海蓮,劉賓,陳二影.  植物遺傳資源學報. 2013(01)
[8]nr數(shù)據(jù)庫分析及其本地化[J]. 鄧泱泱,荔建琦,吳松鋒,朱云平,陳耀文,賀福初.  計算機工程. 2006(05)
[9]谷子品種抗旱性的苗期快速鑒定[J]. 張錦鵬,王茅雁,白云鳳,賈晉平,王國英.  植物遺傳資源學報. 2005(01)

碩士論文
[1]谷子耐旱資源篩選及其遺傳多樣性分析[D]. 朱學海.中國農(nóng)業(yè)科學院 2008



本文編號：3252542