基于基因芯片分析蕪菁雌蕊退化突變體(tpa)與野生型的轉(zhuǎn)錄組差異.pdf

1、近年來(lái)，雌蕊發(fā)育是植物發(fā)育理論研究的一個(gè)熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量與雌蕊發(fā)育相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)的探討，應(yīng)用很多新的技術(shù)和方法，取得了明顯的研究進(jìn)展，極大地豐富了相關(guān)領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)。但是，雌蕊發(fā)育的遺傳調(diào)控機(jī)制仍有許多問(wèn)題需要深入研究。以本實(shí)驗(yàn)室2002年從多代自交的蕪菁021-03株系中發(fā)現(xiàn)的雌蕊退化突變體tpa(turnip pistil abortion)為材料，采用晶芯()29K擬南芥基因組寡核苷酸芯片和擬南芥基因組ATH1芯片等技術(shù)

2、對(duì)蕪菁雌蕊發(fā)育的轉(zhuǎn)錄組差異進(jìn)行了研究，取得以下研究結(jié)果：
　　 (1)通過(guò)田間調(diào)查以及顯微觀察發(fā)現(xiàn)，tpa具有獨(dú)特的突變表型。形態(tài)學(xué)觀察結(jié)果表明，雌蕊退化突變體的萼片、花瓣、雄蕊正常發(fā)育，與可育植株比較無(wú)明顯差異，但是突變體的部分雌蕊在發(fā)育早期開(kāi)始萎縮，最后只能發(fā)育成細(xì)絲狀的不育雌蕊，部分雌蕊甚至完全缺失。目前對(duì)tpa突變體及野生型的測(cè)交結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，可育植株單株自交的分離比例有以下幾種類型：0，1:4.3，1：5.3

3、，1:11，1:15和1:28。不育植株交可育植株后代的分離比例有：0，1:1，1:1.3，1:1.4，1:1.5，1:2.3。不符合單基因隱性遺傳規(guī)律，很有可能是雙基因隱性遺傳控制的。
　　 (2)通過(guò)晶芯()29 K擬南芥全基因組寡核苷酸芯片分析tpa及其野生型的花蕾轉(zhuǎn)錄組差異，發(fā)現(xiàn)了一些可能與雌蕊退化突變相關(guān)的候選基因。tpa及其野生型植株的花蕾轉(zhuǎn)錄組中表達(dá)有較大差異(fold change絕對(duì)值大于2)的基因有94個(gè)，其

4、中在tpa花蕾轉(zhuǎn)錄組中上調(diào)表達(dá)的基因有63個(gè)，在野生型植株的花蕾轉(zhuǎn)錄組中上調(diào)表達(dá)的基因有31個(gè)，沒(méi)有在tpa或野生型植株花蕾轉(zhuǎn)錄組中特異表達(dá)的基因。我們選取了其中26個(gè)差異基因進(jìn)行RT-PCR驗(yàn)證，結(jié)果顯示，這些基因在不同的組織中具有不同的表達(dá)特性，在tpa與野生型植株中上述基因的表達(dá)差異并不是十分顯著。有14個(gè)基因是在花蕾中特異表達(dá)的，其它12個(gè)基因在花蕾、莖、葉片中都有表達(dá)。
　　 (3)利用tpa及其野生型植株的開(kāi)放花制備

5、的mRNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA與擬南芥ATH1芯片進(jìn)行雜交，篩選出在tpa及其野生型植株中表達(dá)有差異的基因，我們獲得了152個(gè)在野生型(W1)和完全退化株(M3)轉(zhuǎn)錄組中差異表達(dá)的基因，61個(gè)在W1和部分退化株(12)轉(zhuǎn)錄組中差異表達(dá)的基因，以及24個(gè)在I2和M3轉(zhuǎn)錄組中差異表達(dá)的基因，上述差異基因分別屬于細(xì)胞壁合成與調(diào)控、防衛(wèi)與脅迫反應(yīng)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、蛋白質(zhì)代謝以及普通新陳代謝等9個(gè)不同的功能類別。通過(guò)對(duì)41個(gè)基因的RT-PCR驗(yàn)證，獲得了A