干旱脅迫對(duì)不同種（品種）泡桐基因表達(dá)的影響.pdf

1、泡桐原產(chǎn)我國(guó)，是重要的速生用材和綠化樹(shù)種，具有重要的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)價(jià)值。我國(guó)泡桐種質(zhì)資源豐富，分布廣泛，但種間關(guān)系異常復(fù)雜，目前將泡桐屬分為9種2變種和眾多變異類(lèi)型。為了了解不同種間泡桐優(yōu)良性狀的分子機(jī)制，以及他們之間的親緣關(guān)系。本研究以白花泡桐（Paulownia fortunei）二倍體（PF2）與四倍體（PF4）、毛泡桐（Paulownia tomentosa）二倍體（PT2）與四倍體（PT4）、南方泡桐（Paulownia aust

2、ralis）二倍體（PA2）與四倍體（PA4）和豫雜一號(hào)泡桐（Paulownia tomentosa×Paulownia fortunei）二倍體（PTF2）與四倍體（PTF4）以及他們相應(yīng)的干旱處理苗為材料，利用高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、小RNA測(cè)序等手段，從mRNA和miRNA水平綜合分析不同種間泡桐優(yōu)良性狀形成的分子機(jī)制，同時(shí)在不同分子水平上對(duì)他們的遺傳關(guān)系進(jìn)行分析。主要結(jié)果如下：
　　（1）本研究基于Illumina/Solexa

3、 Genome Analyzer IIx平臺(tái)的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，將獲得序列與白花泡桐基因組進(jìn)行比對(duì)，基因組序列組裝獲得的序列結(jié)果長(zhǎng)短相對(duì)于轉(zhuǎn)錄組更長(zhǎng)，降低了計(jì)算強(qiáng)度且提高了注釋的準(zhǔn)確性。采用基因組為背景的轉(zhuǎn)錄組序列對(duì)16個(gè)樣品的轉(zhuǎn)錄組以及miRNA進(jìn)行鑒定，對(duì)4個(gè)種泡桐二、四倍體以及相應(yīng)干旱處理的共有和特有基因以及miRNA進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析，從16個(gè)樣品中共獲得27178個(gè)基因，其中：4個(gè)二倍體泡桐樣品中共有25674個(gè)基因，

4、4個(gè)二倍體干旱處理泡桐樣品中共有25350個(gè)基因，4個(gè)四倍體泡桐樣品中共有25821個(gè)基因，4個(gè)四倍體干旱處理泡桐樣品中共有25439個(gè)基因。通過(guò)miRNA分析，從16個(gè)樣品共獲得517個(gè)miRNA，其中：4個(gè)二倍體泡桐樣品中共有364個(gè)miRNA，4個(gè)二倍體干旱處理泡桐樣品中共有298個(gè)miRNA，4個(gè)四倍體泡桐樣品中共有297個(gè)miRNA，4個(gè)四倍體干旱處理泡桐樣品中共有369個(gè)miRNA。在16個(gè)樣品二、四倍體干旱脅迫的8組比較中

5、，獲得同時(shí)上調(diào)的差異基因127個(gè)，在這8個(gè)比較中同時(shí)下調(diào)的差異基因556個(gè)。
　　（2）本研究中，從16個(gè)樣品中共獲得27178個(gè)基因，其中共表達(dá)的有17626個(gè)，這些基因在泡桐生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程普遍存在，通過(guò)KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)這些共同表達(dá)的基因進(jìn)行富集分析，獲得128條pathway，其中代謝途徑的前三位是RNA降解、嘌呤代謝、剪切酶體。同時(shí)分別獲得4組樣品間共有和特有基因和miRNA。
　　研究發(fā)現(xiàn)，4個(gè)種二、四倍體泡桐在響應(yīng)干

6、旱脅迫基因參與的代謝通路主要集中在：丙酮酸代謝、甘油酯代謝、半乳糖代謝、賴(lài)氨酸降解、抗壞血酸代謝、光合作用、光合器官中碳固定、光合作用-天線(xiàn)蛋白和次生代謝物合成等代謝通路。充分說(shuō)明干旱脅迫對(duì)四種泡桐基因表達(dá)變化以及調(diào)控相關(guān)基因的影響，為我們更加深刻的了解干旱脅迫對(duì)泡桐的影響提供了更多的支持。在干旱脅迫下，在4個(gè)種二、四倍體泡桐與干旱處理比較中，雖然有很多共同表達(dá)的基因，但是每個(gè)泡桐種也都存在單獨(dú)表達(dá)的基因，通過(guò)KEGG對(duì)4個(gè)泡桐種單獨(dú)表

7、達(dá)的基因的富集分析，我們發(fā)現(xiàn)，這些單獨(dú)存在的基因在他們富集的代謝通路有很大相關(guān)性，同時(shí)也存在一定差異。說(shuō)明4個(gè)泡桐種雖然存在單獨(dú)存在的基因，但是這些基因在響應(yīng)干旱脅迫的同時(shí)，他們之間還是有很大的密切相關(guān)性。
　?。?）從結(jié)果來(lái)看，有9552個(gè)基因以及422個(gè)miRNA用于4個(gè)泡桐種間的遺傳分析。采用轉(zhuǎn)錄組以及miRNA的表達(dá)變化來(lái)對(duì)不同種間泡桐進(jìn)行遺傳相似系數(shù)的計(jì)算以及親緣關(guān)系圖的繪制,數(shù)據(jù)量大，序列精確，結(jié)果更加準(zhǔn)確，通過(guò)對(duì)他們