利用RNA-seq解析甘藍型油菜根尖致死突變的分子機理.pdf

1、甘藍型油菜(Brassica napus L.)是油菜三大類型之一，由甘藍（B.oleracea CC，2n=18）與白菜（B.rapa, AA，2n=20）在大約7500年前經(jīng)過自然種間雜交再雙二倍體化形成異源多倍體。遠古時代油菜的細胞學、分子遺傳學及育種研究都已經(jīng)取得了重大的研究進展，但調(diào)控根生長發(fā)育的分子機理研究較少，有必要建立油菜根尖發(fā)育階段的轉(zhuǎn)錄組信息庫。本研究旨在于油菜根尖兩個不同發(fā)育階段:根尖致死階段和根尖正常階段，進行轉(zhuǎn)

2、錄組測序，分析根尖發(fā)育不同階段的表達譜。探究調(diào)控根生長發(fā)育的分子機理，可為選育優(yōu)良品質(zhì)的油菜品種提供參考信息。主要研究結(jié)果如下:
　　1、體式顯微鏡下根尖不同發(fā)育階段的形態(tài)學觀察。根尖致死和根尖正常兩個材料在種子萌發(fā)過程中的胚發(fā)育早期，出現(xiàn)表型差異:突變體材料表型明顯，根尖先出現(xiàn)一個黑點，并逐漸變大，最終根尖停止發(fā)育。
　　2、本研究利用Illumina HiSeq2000雙末端二代測序技術，獲得了44.5GB的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，

3、采用Hisat2軟件進行比對，結(jié)果顯示Hisat的reads比對率均在90％左右。
　　3、本研究獲得了根尖致死和根尖正常兩個發(fā)育階段的表達譜數(shù)據(jù)庫。八個樣品共有47968個基因表達。分析表明，差異基因第一個階段，根尖致死較根尖正常上調(diào)表達1864個基因，下調(diào)表達1447個基因;第二個階段根尖致死較根尖正常上調(diào)表達425個基因，下調(diào)表達488個基因;兩個階段共同上調(diào)表達119個基因，共同下調(diào)表達53個基因。
　　4、本研究對

4、兩個階段的差異基因，進行了GO功能分類、GO通路顯著性富集及KEGG pathway富集分析。兩個階段的差異基因在GO功能分類中主要分布在catalytic activity、binding、 cell、organelle、 cell part、 metabolic process、 cellular process、single-organism process、regulation of biological process、res

5、ponse to stimulus、localization、以及biological regulation條目上。在GO數(shù)據(jù)庫中，兩個階段共同的差異基因顯著性富集到兩個路徑，分別為nucleic acid binding transcription factor activity(GO:0001071)路徑和structural constituent of cell wall路徑。將兩個階段共同差異基因比對到KEGG數(shù)據(jù)庫中，獲得了

6、2條顯著性代謝通路，分別為Steroidbiosynthesis(KO: ko00100)類固醇合成途徑，alpha-Linolenic acid metabolism(ko:00592)代謝途徑。
　　5、分析發(fā)現(xiàn)有四個差異基因的GO功能注釋為cell killing，這四個基因分別為BnaA05g03400D、BnaC04g49050D、BnaA02g17520D、BnaC02g23400D。將其比對到擬南芥數(shù)據(jù)庫中，發(fā)現(xiàn)Bn

7、aco2g23400和BnaA02g17520是同源基因，BnaA05g03400和BnaC04g49050是同源基因，且這四個基因的GO功能注釋與本研究中的表型性狀相吻合，這四個基因被列為候選基因。
　　6、基因（BnaA02g17520D）在擬擬南芥中(ATG37870)為磷酸烯醇丙酮酸羧基酶，該酶是糖異生的關鍵酶，受MC9依賴性蛋白活性的影響是MC9的底物，具有與細胞死亡相關降解的功能。本研究中GO富集結(jié)果差異基因富集到內(nèi)質(zhì)