甘藍型油菜響應低硼脅迫的轉(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胞壁結(jié)構(gòu)、細胞膜穩(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)錄譜進行分析，揭示甘藍型油菜硼高效和低效品種苗期響應

2、低硼脅迫的差異表達基因及其互作網(wǎng)絡，篩選鑒定油菜硼高效候選基因。主要研究內(nèi)容包括：
　　⑴低硼和正常硼處理，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個差異表達基因。檢測到的差異表達基因數(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個差異表達基因，其中193個差異表達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個差異表達基因，其中77個差異表達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。
　?、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基因主要富集在細胞膜(2.6％)、細胞核(1.3％)、細胞壁(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(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_基因，構(gòu)建了油菜硼高和低效品種低硼條件下細胞壁合成和代謝網(wǎng)絡圖譜，比較發(fā)現(xiàn):油菜高、低效品種細胞壁合成的底物、初生細胞壁以及后期的細胞壁的修飾均應受到缺

5、硼的影響，其影響程度表現(xiàn)為:青油10號＞W(wǎng)estar10。通過Cytoscape軟件預測到響應缺硼脅迫的與細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)和擴張蛋白基因（編號Fna070546、Fna010670）。
　　⑷基于上述差異表達基因，構(gòu)建了油菜硼高和低效品種缺硼條件

6、下細胞膜合成和代謝網(wǎng)絡圖譜，比較發(fā)現(xiàn)，硼高和低效品種細胞膜功能和完整性，植物的信號轉(zhuǎn)導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軟件預測到一個響應缺硼脅迫的與細胞膜合成和代謝相關(guān)的關(guān)鍵基因:膜聯(lián)蛋白（編號Fna076501）。
　　⑸基于轉(zhuǎn)錄組分析，繪制了油菜缺硼時WRKY家族基因的表達模式圖。對與WRKY6互作的基因網(wǎng)絡分析發(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。
　?、实团鸷驼Ｅ?，青油10號和Westar106個BnBOR1s中BnaC03g72490D的表達量均高于其它5個BnBOR1基因，BnaA05g00740D和BnaC04g00350D缺硼脅迫時在油菜根系中誘導上調(diào)表達，且根中表達量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根中均顯著誘導上