甘藍(lán)型油菜響應(yīng)低硼脅迫的轉(zhuǎn)錄譜分析及硼高效候選基因的挖掘.pdf

1、硼是所有維管束植物、酵母菌、細(xì)菌和一些綠藻生長必需的微量元素，其生理功能涉及到植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)、細(xì)胞膜穩(wěn)定性與功能、酚類代謝、氮的固定以及花粉萌發(fā)和花粉管的伸長等。油菜是我國主要的油料作物之一，需硼較多，對缺硼敏感。在前人篩選獲得油菜硼高、低效品種基礎(chǔ)上，本課題擬對甘藍(lán)型油菜硼高效品種青油10號和硼低效品種Westar10苗期缺硼脅迫(0.25μM)和正常硼(25μM)根、新葉和老葉的轉(zhuǎn)錄譜進(jìn)行分析，揭示甘藍(lán)型油菜硼高效和低效品種苗期響應(yīng)

2、低硼脅迫的差異表達(dá)基因及其互作網(wǎng)絡(luò)，篩選鑒定油菜硼高效候選基因。主要研究內(nèi)容包括：
　?、诺团鸷驼Ｅ鹛幚?，青油10號和Westar10根、新葉和老葉轉(zhuǎn)錄組測序分析共檢測到9858個差異表達(dá)基因。檢測到的差異表達(dá)基因數(shù)目為:青油10號＞W(wǎng)estar10;根＞老葉＞新葉。青油10號根、新葉和老葉分別檢測到3408、1482和1364個差異表達(dá)基因，其中193個差異表達(dá)基因在三個部位同時檢測到;Westar10根、新葉和老葉分別檢測到

3、2053、1054和1182個差異表達(dá)基因，其中77個差異表達(dá)基因在三個部位同時檢測到。并且，低硼處理有25個差異表達(dá)基因在青油10和Westar10根、老葉和新葉中均被檢測到并且均為上調(diào)表達(dá)。
　?、艷O富集分析表明，低硼和正常硼處理檢測到的硼高和低效品種差異表達(dá)基因主要富集在細(xì)胞膜(2.6％)、細(xì)胞核(1.3％)、細(xì)胞壁(1.1％)等位置，其分子功能主要涉及到催化活性(7.9％)、氧化還原活性(4.2％)、轉(zhuǎn)移酶活性(3.4％

4、)等;生物過程涉及到代謝(3.6％)、防御反應(yīng)(1.6％)、金屬離子轉(zhuǎn)運(1.0％)等過程。KEGG代謝途徑主要涉及淀粉和蔗糖等碳水化合物代謝（363個基因富集）、氧化磷酸化（175個基因富集）、氮代謝（154個基因富集）、糖酵解(141個基因富集)等過程。
　?、腔谏鲜霾町惐磉_(dá)基因，構(gòu)建了油菜硼高和低效品種低硼條件下細(xì)胞壁合成和代謝網(wǎng)絡(luò)圖譜，比較發(fā)現(xiàn):油菜高、低效品種細(xì)胞壁合成的底物、初生細(xì)胞壁以及后期的細(xì)胞壁的修飾均應(yīng)受到缺

5、硼的影響，其影響程度表現(xiàn)為:青油10號＞W(wǎng)estar10。通過Cytoscape軟件預(yù)測到響應(yīng)缺硼脅迫的與細(xì)胞壁合成和代謝相關(guān)的關(guān)鍵基因(Seed genes)主要有果膠裂解酶基因(編號Fna000220、Fna041412)、果膠甲酯酶基因(編號Fna0.24381、Fna069009、Fna075584)和擴(kuò)張蛋白基因（編號Fna070546、Fna010670）。
　　⑷基于上述差異表達(dá)基因，構(gòu)建了油菜硼高和低效品種缺硼條件

6、下細(xì)胞膜合成和代謝網(wǎng)絡(luò)圖譜，比較發(fā)現(xiàn)，硼高和低效品種細(xì)胞膜功能和完整性，植物的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑均受到缺硼的影響，其影響程度表現(xiàn)為:Westar10＞青油10號。通過Cytoscape軟件預(yù)測到一個響應(yīng)缺硼脅迫的與細(xì)胞膜合成和代謝相關(guān)的關(guān)鍵基因:膜聯(lián)蛋白（編號Fna076501）。
　?、苫谵D(zhuǎn)錄組分析，繪制了油菜缺硼時WRKY家族基因的表達(dá)模式圖。對與WRKY6互作的基因網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)，缺硼時WKRY6基因通過影響蔗糖轉(zhuǎn)運子、硒蛋白結(jié)合

7、等基因調(diào)節(jié)植物對缺硼脅迫的響應(yīng)。
　?、实团鸷驼Ｅ?，青油10號和Westar106個BnBOR1s中BnaC03g72490D的表達(dá)量均高于其它5個BnBOR1基因，BnaA05g00740D和BnaC04g00350D缺硼脅迫時在油菜根系中誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)，且根中表達(dá)量Westar10高于青油10號。缺硼處理5個BnNIP5;1s中BnaA02g22030D和BnaC02g29210D在青油10號和Westar10根中均顯著誘導(dǎo)上