四川煙區(qū)烤煙基因表達(dá)譜差異分析.pdf

1、煙草(Nicotiana tabacum)是一種重要的葉用經(jīng)濟(jì)作物，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位;同時(shí)，作為一個(gè)重要的模式植物，煙草在植物分子生物學(xué)、基因工程、細(xì)胞工程、植物組織培養(yǎng)、植物抗性研究等方面得到了廣泛的應(yīng)用。在煙葉生產(chǎn)中，煙葉的品質(zhì)及產(chǎn)量不僅受其自身遺傳因素的控制和栽培措施的影響，而且受生態(tài)環(huán)境的制約，生態(tài)因素與煙葉品質(zhì)密切相關(guān)。因此，探討生態(tài)條件對(duì)煙草生長(zhǎng)發(fā)育的影響，對(duì)了解煙葉品質(zhì)形成的分子機(jī)制具有積極意義。
　　本研

2、究以四川烤煙主栽品種云煙87為試驗(yàn)材料，利用基因芯片技術(shù)，對(duì)宜賓、廣元、涼山和攀枝花四個(gè)具有代表性的四川烤煙生態(tài)區(qū)煙葉進(jìn)行了基因表達(dá)譜研究，包括基因表達(dá)量的統(tǒng)計(jì)、表達(dá)模式聚類分析、GO基因功能分析、Pathway信號(hào)通路分析等。本研究主要研究結(jié)果如下:
　　1、以煙葉質(zhì)量較好的米易為參照，在旺長(zhǎng)期及打頂期，將興文、劍閣、會(huì)理與米易鮮煙葉樣品的基因表達(dá)譜進(jìn)行對(duì)比分析。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析其顯著性差異表達(dá)基因的數(shù)目，發(fā)現(xiàn)四川烤煙不同生態(tài)區(qū)之間

3、，基因的表達(dá)存在廣泛的差異。
　　旺長(zhǎng)期:興文、劍閣、會(huì)理與米易樣本對(duì)比，顯著性差異表達(dá)基因分別達(dá)到了2395個(gè)、2746個(gè)與1705個(gè);其中上調(diào)表達(dá)基因分別為1315個(gè)、1463個(gè)與804個(gè);下調(diào)表達(dá)基因分別為1080個(gè)、1283個(gè)及901個(gè)。以上三組對(duì)比中，共有的顯著性差異表達(dá)基因?yàn)?65個(gè)，其中上調(diào)表達(dá)321個(gè)，下調(diào)表達(dá)244個(gè)。
　　打頂期:興文、劍閣、會(huì)理與米易樣本對(duì)比，顯著性差異表達(dá)基因分別為1633個(gè)、2122

4、個(gè)及1399個(gè);其中上調(diào)表達(dá)基因分別為837個(gè)、1202個(gè)與692個(gè);下調(diào)表達(dá)基因分別為796個(gè)、920個(gè)及707個(gè)。以上三組對(duì)比中，共有的顯著性差異表達(dá)基因?yàn)?59個(gè)，其中上調(diào)表達(dá)192個(gè)，下調(diào)表達(dá)167個(gè)。
　　2、不同生態(tài)區(qū)、不同生育期煙葉差異表達(dá)基因的GO分析表明，分子功能GO中共有catalytic activity（催化反應(yīng)）、transporter activity（轉(zhuǎn)運(yùn)體）、binding（結(jié)合反應(yīng)）等7個(gè)二級(jí)分類

5、顯著富集（P值≤0.05）;細(xì)胞組成GO中共有extracellular region（細(xì)胞外區(qū)域）、cell（細(xì)胞）、membrane-enclosed lumen（膜關(guān)閉內(nèi)腔）、envelope（細(xì)胞膜）、organelle（細(xì)胞器）等9個(gè)二級(jí)分類顯著富集（P值≤0.05）;在生物過程GO中共有metabolic process（新陳代謝過程）、cellular process（細(xì)胞進(jìn)程）、anatomicalstructure f

6、ormation（解剖結(jié)構(gòu)的形成）、death（死亡）等20個(gè)二級(jí)分類顯著富集(P值≤0.05）。
　　3、不同生態(tài)區(qū)、不同生育期煙葉差異基因的Pathway通路分析表明，共有Photosynthesis-antenna proteins（光合作用-天線蛋白）、Photosynthesis（光合作用）、Carotenoid biosynthesis（類胡蘿卜素生物合成）、Starch and sucrose metabolism（

7、淀粉和蔗糖代謝）、Flavonoid biosynthesis（類黃酮生物合成）等17條差異基因顯著富集的Pathway（P值≤0.01）。
　　4、對(duì)差異表達(dá)基因顯著富集的光合作用、類胡蘿卜素代謝、淀粉和蔗糖代謝、信號(hào)傳導(dǎo)、植物激素代徑、離子跨膜運(yùn)輸、形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)等7條代謝途徑或功能分類進(jìn)行了進(jìn)一步分析，結(jié)果表明，在P值≤0.05水平上，光合作用中有LHCB、SBPas等18個(gè)基因均差異表達(dá);類胡蘿卜素代謝中有NCED等7個(gè)基因

8、差異表達(dá);淀粉和蔗糖代謝中SUS等22個(gè)基因差異表達(dá);信號(hào)傳導(dǎo)過程及植物激素代謝途徑中涉及到PHYB、 CRY、MPK1、GLR、CKX、RGLG等164個(gè)基因均差異表達(dá);離子跨膜運(yùn)輸中，涉及到氮(AMT)、磷(PHT)、鉀（HAK、KUP）、鈣（CAX、DND、CLC-A）、硫(SULTR)等59個(gè)基因差異表達(dá)，以及鐵（IRT3）、鋅（ZIP）、氯(CLC-D、CLC-F)、鉬(MOT1)、硼(BOR)等11個(gè)基因差異表達(dá)，與陽離子轉(zhuǎn)