水稻非整倍體T1和T11基因組表達(dá)特征解析.pdf

1、非整倍性變異是染色體數(shù)目變異主要類型之一。非整倍性變異比整倍性變異對生物表型產(chǎn)生更大的影響。一般情況下，非整倍性變異對生物體細(xì)胞生長繁殖是不利的，但在某些細(xì)胞特別是腫瘤細(xì)胞中是常見的。另外由于非整倍性基因組處于不平衡狀態(tài)，對生物體的影響是多方面的。研究表明非整倍體基因組表達(dá)存在劑量效應(yīng)和補(bǔ)償作用，但在不同生物體不盡相同。目前已發(fā)現(xiàn)的常見非整倍性類型有單體(2n-1)、缺體(2n-2)、三體(2n+1)和雙三體(2n+2)等。本研究利用R

2、NA-seq技術(shù)對水稻1號與11號染色體三體材料（T1和T11）的幼苗基因組表達(dá)進(jìn)行了分析研究，獲得以下結(jié)果:
　　1.T1株型呈草狀，葉片細(xì)長，色淡，株型散，分蘗多，籽粒末端呈彎鉤狀，每穗粒數(shù)少，結(jié)實(shí)率低;而T11頂小穗退化，分蘗多，抽穗期葉色很淡;兩種三體材料共同表現(xiàn)出結(jié)實(shí)率下降，葉色偏淡的特征。
　　2.利用Illumina Hiseq2500測序平臺(tái)對本研究所需的實(shí)驗(yàn)樣本進(jìn)行了mRNA測序，按照Tophat、Cuff

3、links軟件流程對數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析處理。每個(gè)樣本初始測序數(shù)據(jù)大約有4GB，平均讀數(shù)為3100萬。按照每次允許兩個(gè)錯(cuò)配的原則，Mapping生成的比對結(jié)果為BAM文件。利用Tophat將讀段比對到參考基因組上。樣本之間比對到基因組上的讀段分布是一致的。其中在唯一比對的讀段中，75.4％映射到了轉(zhuǎn)錄外顯子區(qū)域，3.1％是內(nèi)含子區(qū)域，剩下的21.5％為非編碼區(qū)域。
　　3.利用Cufflinks對定位的讀段進(jìn)行組裝，并利用RPKM方法對

4、基因表達(dá)水平進(jìn)行評估，Cuffiinks軟件按照FPKM給出基因表達(dá)的量化值。以FPKM值為研究對象，本研究利用FoldChange(表達(dá)差異倍數(shù))以及Fisher-test檢驗(yàn)遴選出T1材料差異基因數(shù)目為582個(gè)，占總表達(dá)基因數(shù)目的1.70％;T11材料差異基因數(shù)目為990個(gè)，占總表達(dá)基因數(shù)目的2.83％，兩者共有差異表達(dá)基因?yàn)?80個(gè)。
　　4.在T1所增加的1號染色體上，上調(diào)基因所占比例為2.85％，這部分基因表現(xiàn)出明顯的劑

5、量效應(yīng);下調(diào)基因所占比例為0.26％，表現(xiàn)出負(fù)劑量效應(yīng);剩下的96.89％的基因表達(dá)量并未出現(xiàn)顯著地差異，表現(xiàn)出明顯的劑量補(bǔ)償效應(yīng)。在T11所增加的11號染色體上，表達(dá)上調(diào)基因所占比例為3.62％，下調(diào)基因所占比例為0.22％。劑量效應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)果表明，劑量效應(yīng)與劑量補(bǔ)償效應(yīng)共存于兩種非整倍體材料中，但絕大多數(shù)基因表現(xiàn)為補(bǔ)償效應(yīng)，劑量效應(yīng)的基因所占比例較小。
　　5.某條染色體的增加會(huì)影響其他染色體上基因的表達(dá)情況，在T1中，其他染

6、色體上差異表達(dá)基因在0.7％～1.5％之間。而在T11中，其他染色體上差異表達(dá)基因所占的比率在1.5％～2.5％之間。不同染色體之間存在差異，但差異不大。
　　6.在差異表達(dá)基因的基礎(chǔ)上，本研究利用agriGO數(shù)據(jù)庫對不同三體下的差異表達(dá)基因進(jìn)行了GO富集分析和pathway富集分析。結(jié)果表明，在兩個(gè)不同來源的非整倍體中存在與環(huán)境壓力應(yīng)激反應(yīng)，細(xì)胞代謝、繁殖相關(guān)基因的共同上調(diào)或下調(diào)的共性特征，而與所添加染色體不存在相關(guān)性。在三體影