發(fā)布時(shí)間：2021-11-01 02:31

　　【目的】葉片寬度和長(zhǎng)度等葉形特性是決定植株形態(tài),進(jìn)而影響種植密度的重要農(nóng)藝性狀,通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)篩選并挖掘玉米葉片形態(tài)建成相關(guān)的代謝路徑及調(diào)控基因,為深入認(rèn)識(shí)葉片發(fā)育的分子機(jī)理和鑒定葉寬、葉長(zhǎng)候選基因奠定基礎(chǔ)�！痉椒ā恳詷O端窄葉自交系NL409和寬葉自交系WB665為材料,利用RNA-Seq技術(shù)鑒定7葉期第七片葉近基部的差異表達(dá)基因（DEGs）,通過(guò)生物信息學(xué)分析,篩選與葉片發(fā)育密切相關(guān)的代謝通路,利用qRT-PCR驗(yàn)證不同激素路徑葉形相關(guān)基因的表達(dá)結(jié)果,并結(jié)合啟動(dòng)子區(qū)域的序列差異挖掘葉形功能基因�！窘Y(jié)果】分析對(duì)照（WB665）和樣品（NL409）高通量測(cè)序結(jié)果,在葉寬形成關(guān)鍵部位共篩選出5 199個(gè)DEGs,其中,2 264（43.55%）個(gè)基因表達(dá)上調(diào),2 935（56.45%）個(gè)基因下調(diào)表達(dá),下調(diào)基因明顯多于上調(diào)基因;GO功能富集分析表明,差異基因主要富集在細(xì)胞膜相關(guān)的細(xì)胞組分中,涉及代謝過(guò)程和細(xì)胞響應(yīng)刺激;KEGG富集分析表明,差異基因主要參與到核糖體、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、苯丙烷類(lèi)代謝、乙醛酸和二羧酸代謝等過(guò)程,其中核糖體、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、鞘脂類(lèi)代謝下調(diào)表達(dá)基因較多的路徑與葉... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2020,53(01)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：17 頁(yè)

【部分圖文】：

自交系NL409（左）和WB665（右）穩(wěn)定時(shí)期的葉片

GO功能分析表明，差異表達(dá)基因被注釋到24個(gè)生物過(guò)程、22個(gè)細(xì)胞組分、19個(gè)分子功能類(lèi)別中，差異基因主要富集在細(xì)胞膜相關(guān)的細(xì)胞組分中。其中生物過(guò)程顯著富集在次生代謝、花粉雌蕊相互作用、花粉識(shí)別、防衛(wèi)反應(yīng)和細(xì)胞識(shí)別5個(gè)過(guò)程（圖3）；細(xì)胞組分分析中差異基因顯著富集在細(xì)胞外緣、質(zhì)膜、細(xì)胞膜固有成分、細(xì)胞膜基本成分、膜部分、共質(zhì)體、胞間接合和胞間連絲等10個(gè)組分類(lèi)別（圖4）；分子功能顯著富集在單加氧酶活性、氧化還原活性、催化活性、纖維素合成酶活性、ADP結(jié)合、碳水化合物結(jié)合、鐵離子結(jié)合、葡糖基轉(zhuǎn)移酶活性等19個(gè)類(lèi)別（圖5）。利用MapMan工具對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行pathway富集分析，差異基因被注釋到125條代謝通路中，主要涉及生物合成、能量代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及次生代謝。以P-value≤0.05為篩選標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)這些基因顯著富集到11條代謝路徑（表3），其中核糖體路徑富集差異基因數(shù)目最多達(dá)到83個(gè)，37個(gè)基因表達(dá)上調(diào)，46個(gè)基因下調(diào)表達(dá)；其次，植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路富集57個(gè)差異基因，24個(gè)基因上調(diào)，33個(gè)基因下調(diào)；苯丙烷類(lèi)代謝路徑18個(gè)基因上調(diào)，15個(gè)基因下調(diào)；乙醛酸和二羧酸代謝通路15個(gè)基因上調(diào)，10個(gè)基因下調(diào)；谷胱甘肽代謝路徑13個(gè)基因上調(diào)，10個(gè)基因下調(diào)；鞘脂類(lèi)代謝路徑2個(gè)基因上調(diào)，11個(gè)基因下調(diào)（表4）；油菜素內(nèi)酯生物合成路徑4個(gè)基因上調(diào)，3個(gè)基因下調(diào)（表5）；類(lèi)黃酮生物合成路徑6個(gè)基因上調(diào)，2個(gè)基因下調(diào)；苯并惡唑嗪類(lèi)生物合成和苯乙烯類(lèi)、二芳庚酸類(lèi)、姜酚類(lèi)生物合成通路也富集到較多差異基因，分別有7個(gè)和5個(gè)基因下調(diào)表達(dá)�；诓煌x通路中基因上下調(diào)比例，推斷核糖體、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、鞘脂類(lèi)代謝這些基因下調(diào)表達(dá)較多的路徑可能與葉片發(fā)育，尤其是窄葉的形成密切相關(guān)。

利用MapMan工具對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行pathway富集分析，差異基因被注釋到125條代謝通路中，主要涉及生物合成、能量代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及次生代謝。以P-value≤0.05為篩選標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)這些基因顯著富集到11條代謝路徑（表3），其中核糖體路徑富集差異基因數(shù)目最多達(dá)到83個(gè)，37個(gè)基因表達(dá)上調(diào)，46個(gè)基因下調(diào)表達(dá)；其次，植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路富集57個(gè)差異基因，24個(gè)基因上調(diào)，33個(gè)基因下調(diào)；苯丙烷類(lèi)代謝路徑18個(gè)基因上調(diào)，15個(gè)基因下調(diào)；乙醛酸和二羧酸代謝通路15個(gè)基因上調(diào)，10個(gè)基因下調(diào)；谷胱甘肽代謝路徑13個(gè)基因上調(diào)，10個(gè)基因下調(diào)；鞘脂類(lèi)代謝路徑2個(gè)基因上調(diào)，11個(gè)基因下調(diào)（表4）；油菜素內(nèi)酯生物合成路徑4個(gè)基因上調(diào)，3個(gè)基因下調(diào)（表5）；類(lèi)黃酮生物合成路徑6個(gè)基因上調(diào)，2個(gè)基因下調(diào)；苯并惡唑嗪類(lèi)生物合成和苯乙烯類(lèi)、二芳庚酸類(lèi)、姜酚類(lèi)生物合成通路也富集到較多差異基因，分別有7個(gè)和5個(gè)基因下調(diào)表達(dá)�；诓煌x通路中基因上下調(diào)比例，推斷核糖體、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、鞘脂類(lèi)代謝這些基因下調(diào)表達(dá)較多的路徑可能與葉片發(fā)育，尤其是窄葉的形成密切相關(guān)。圖4 差異表達(dá)基因顯著富集的細(xì)胞組分

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]玉米葉形相關(guān)性狀的Meta-QTL及候選基因分析[J]. 郭書(shū)磊,張君,齊建雙,岳潤(rùn)清,韓小花,燕樹(shù)鋒,盧彩霞,傅曉雷,陳娜娜,庫(kù)麗霞,鐵雙貴.  植物學(xué)報(bào). 2018(04)
[3]玉米光合突變體hcf136（high chlorophyll fluorescence 136）的轉(zhuǎn)錄組分析[J]. 吳慶飛,秦磊,董雷,丁澤紅,李平華,杜柏娟.  作物學(xué)報(bào). 2018(04)
[4]基于轉(zhuǎn)錄組分析蘋(píng)果水楊酸特異響應(yīng)基因MdWRKY40的啟動(dòng)子鑒定[J]. 邱化榮,周茜茜,何曉文,張宗營(yíng),張世忠,陳學(xué)森,吳樹(shù)敬.  中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2017(20)
[5]2005—2016年中國(guó)玉米種植密度變化分析[J]. 明博,謝瑞芝,侯鵬,李璐璐,王克如,李少昆.  中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2017(11)
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