基于全局轉(zhuǎn)錄組分析研究化癸中慢生根瘤菌7653R類菌體分化和固氮機理.pdf

1、華癸中慢生根瘤菌7653R(Mesorhizobiumhuakuii7653R)可以與宿主豆科植物紫云英（Astragalussinicus）形成生物固氮共生體，也可以在土壤中自由生長。在華癸中慢生根瘤菌7653R的全基因組測序完成之后，為了更好地了解7653R在類菌體分化過程中所發(fā)生的生理生化變化，我們采用RNA-Seq和Microarrays技術(shù)相結(jié)合的方法對7653R在兩種代謝條件下（共生和自生）的轉(zhuǎn)錄組進行了研究。
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2、.對類菌體的分離方法進行了比較分析，結(jié)果表明:如果需要獲得完整的類菌體用于后續(xù)形態(tài)觀察，可以使用物理分離的方法;如果需要獲得高質(zhì)量類菌體RNA用于RNA-Seq或Microarrays實驗，可以采用AmbionMICROBEnrich試劑盒直接提取和純化類菌體RNA的方法。應(yīng)用上述所建立的技術(shù)方法，本文成功制備了華癸中慢生根瘤菌7653R在共生和自生條件下的RNA，進行了RNA-Seq和Microarrays實驗。
　　2.通過同

3、源比對的生物信息學(xué)方法，構(gòu)建了華癸中慢生根瘤菌7653R全局蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)(protein-proteininteractionnetwork，PPI)。
　　3.對華癸中慢生根瘤菌7653R的轉(zhuǎn)錄組進行了分析。結(jié)果表明:(1)RNA-Seq和Microarrays均鑒定出7653R在兩種生長狀態(tài)下近三千條差異表達的基因。對這些基因進行了共線性分析，發(fā)現(xiàn)兩種方法檢測到的基因及表達特征相似度高，共線性好。(2)采用整合數(shù)據(jù)的方式（兩

4、種方法檢測到的差異表達基因的合集），對這些差異表達的基因進行了COG功能分類，代謝途徑分析，KEGG富集分析以及GSEA基因集富集分析。結(jié)果顯示7653R在自生條件下主要是維持基礎(chǔ)代謝，而類菌體的功能主要是進行生物固氮。顯著上調(diào)的基因位于共生質(zhì)粒上。在類菌體條件下，能量代謝相關(guān)基因的表達水平上調(diào)明顯，而脂肪酸代謝相關(guān)基因表達水平變化很小，大多數(shù)與細(xì)胞周期相關(guān)的基因均呈下調(diào)表達。(3)利用Cytoscape將基因的差異表達與7653R的全

5、局蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)進行整合分析，解析獲得一個與共生固氮密切相關(guān)的亞網(wǎng)絡(luò)。該亞網(wǎng)絡(luò)包含多個hub基因以及若干未曾報導(dǎo)與固氮過程相關(guān)的基因亞網(wǎng)絡(luò)。(4)鑒于CtrA在細(xì)胞分裂和類菌體分化中具有重要調(diào)控作用，以CtrA為中心，本文解析獲得一個與其直接互作的基因亞網(wǎng)絡(luò)。這些研究結(jié)果對深刻揭示類菌體分化、固氮機理提供了新材料及新視野。
　　4.選擇共生固氮子網(wǎng)中的hub基因MCHK-0866及其相鄰的MCHK-0867進行突變體的構(gòu)建。構(gòu)建了