茶树创伤应答反应的转录组分析及差异表达基因的克隆

发布时间：2017-12-12 16:37

  本文关键词：茶树创伤应答反应的转录组分析及差异表达基因的克隆

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【摘要】：茶树是我国重要的木本经济作物,然而茶树每年要经历数次采摘、修剪以及咀嚼式昆虫的取食造成的创伤,这类创伤对茶树的生长以及所采茶叶的加工品质都有重要影响。但到目前为止,对于茶树创伤应答反应的转录组研究还鲜有报道。为了更好的分析茶树创伤应答反应过程中的基因表达水平变化,本研究采用高通量测序技术对茶树创伤后不同时间点的叶片进行了转录组测序,并对测序结果进行了生物信息学分析。具体结果如下：1.本次转录组测序共得到了11.73 Gb高质量reads,拼接组装后得到了129,610个非冗余转录本。转录本平均长度为1,256.94 bp,N50为1,780 bp。2.将拼接组装得到的转录本与多个数据库比对注释后,共有100834条序列被注释,占总转录本数的77.80%。仍有2,8776条转录本未被注释上,占总转录本数的22.20%,这些转录本很有可能是茶树特有的转录本。3.差异表达分析结果显示：共获得DET达19,214个。与Oh相比,各个时间点的DET (3 h vs.0 h,6 h vs.0 h,12 h vs.0 h,24 h vs.0 h)分别为：6357、6299、6865、4894。转录因子家族表达模式分析结果显示：共获得13,064个转录因子转录本(3,107个属于DET),分别属于56个转录因子家族。这些数据显示茶树的转录因子数目明显远多于拟南芥中转录因子的数目。分析结果表明茶树创伤应答反应过程中转录因子家族呈现出一个重编程的过程。4. KEGG富集结果显示：钙离子信号通路、磷脂酰肌醇信号系统和植物激素信号转导通路等多条信号通路中存在大量的DET。本研究发现参与JA合成的几种重要酶的转录本并未表现出差异表达,暗示着茶树受伤所致的JA含量增加可能与这几种酶基因的转录水平变化关系不大,可能与其转录后或蛋白水平的变化关系更密切,或者存在有待进一步研究的其他原因。更为重要的是：KEGG富集结果显示涉及次生代谢产物合成的DET达594个,仅次于代谢途径。茶树中重要的次级代谢途径有：类黄酮合成途径、咖啡因合成途径和萜类合成途径。本研究显示：这四条代谢途径中的关键酶的转录本均上调表达。这说明次生代谢产物在茶树创伤应答反应中具有重要作用。5.ERF家族是植物应对胁迫的重要转录因子家族,本次克隆得到的CsERFa基因就属于ERF家族,且该基因在创伤过程中持续上调表达。CsERFa基因读码框全长708bp,编码一个含有235个氨基酸的胞内蛋白质。CsERFα蛋白质含有AP2结构域中的典型结构：1个α-螺旋和3个β-折叠结构。已构建了转基因表达载体,目并进行了转烟草实验。综上所述,本研究运用高通量测序技术分析了茶树创伤应答反应转录组。对茶树转录本进行了功能注释与分类,并研究了创伤过程中的DET、转录因子家族表达模式、信号转导通路以及次级代谢途径。此外,对克隆得到的显著差异表达基因进行了详尽的生物信息学分析。研究结果极大地丰富了茶树转录组数据资源,为今后茶树在基因组学和分子生物学研究领域的发展,以及植物特别是木本植物响应伤胁迫反应机制的研究打下了坚实基础。
【学位授予单位】：信阳师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S571.1;Q943.2

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本文编号：1283196