小麦亲缘物种二穗短柄草热胁迫下转录组分析和MYB基因家族分析

发布时间：2020-07-16 15:42

【摘要】：高温胁迫是全球范围内造成作物减产和品质下降的主要原因之一,但目前对于作物抵御高温的分子机理还不清楚。转录组测序技术为研究植物抵御高温胁迫的分子机理提供了很好的方法,让我们能够更好地了解植物在抵御高温过程的动态变化。二穗短柄草是良好的禾本科模式植物,和水稻、小麦、玉米、高粱等具有很好的共线性,研究二穗短柄草能够帮助我们对其他作物展开更为深入地研究。本实验主要选取二穗短柄草苗期和灌浆期的叶片及灌浆期的花穗经过高温处理后进行转录组测序,以期了解高温处理之后二穗短柄草响应的分子机制。此外,转录因子在响应环境变化、调控基因表达中起到重要作用,而MYB是植物中最大的一类转录因子。尽管有大量的研究表明MYB转录因子广泛参与植物生长发育和逆境胁迫,但其多数成员在基因组水平上的研究还不够完整,尤其在二穗短柄草的基础上进行研究还未曾进行。论文同时在基因组水平上对二穗短柄草MYB进行鉴定和表达模式分析,以期对研究其他植物MYB基因提供借鉴作用。研究取得如下结果:(1)在三个处理中一共有6609个基因发生差异表达,其中有656个基因发生共同差异表达。对这656个差异表达基因进行功能富集发现它们主要响应高温和蛋白折叠。此外,KEGG发现它们主要和天线蛋白、内质网、剪接体有关。(2)将6609个差异表达基因比对到plantTFDB数据库发现一共有49个基因家族的454个转录因子得到注释,排名前六类的主要是ERF(42个)、bHLH(33个)、bZIP(33个)、MYB(31个)、NAC(28个)和WRKY(28个)。(3)在显著条件下(log2FC1 or-1,FDR0.05),一共有1973个可变剪接事件分布在451个差异表达基因中,其中在S1(苗期叶片处理),S2(灌浆期叶片处理)和S3(灌浆期花序处理)中分别有604、1082和287个事件分布在131、320和110个差异表达基因中。其中,外显子盒式、可变的3’端、可变的5’端和内含子保留是出现次数最高的前四类事件。(4)在基因组水平上鉴定发现一共有122个BdMYB转录因子,可分为85个MYB-R2R3、34个MYB-related和3个MYB-R1R2R3转录因子三个大类。通过和水稻、拟南芥的MYB基因进行进化分析发现它们具有良好的进化关系,相同亚家族的基因都处于相同的进化分支上。(5)通过对二穗短柄草MYB转录因子进行基因结构和保守基序分析发现相同亚家族之间具有很好的同源性。此外,两类顺势启动元件被鉴定,一类和植物生长发育有关,另一类和植物非生物胁迫有关的。通过BdMYB转录因子进行基因本体分析发现BdMYB基因参与多种生物进程。共线性分析发现分别有56、58和61个BdMYB基因和水稻、玉米、高粱的基因具有共线性关系。(6)MYB转录因子在参与植物生长发育和非生物胁迫方面发挥着重要作用。通过高通量数据挖掘和实时定量PCR对BdMYB基因进行表达模式分析发现大多数BdMYB基因主要参与植物花发育且参与非生物胁迫。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S512.1
【图文】：

转录因子,结构单元,结构域,螺旋

第一章文献综述面的研究中发现所有的 MYB 转录因子都含有两个保守的 Mb1 只含有一个保守的 MYB 结构域之后，人们发现有的基因构域，如 CCA1，LHY 和 BPF1 等基因(Marquez et al. 2012)。构域、两个 MYB 结构域和三个 MYB 结构域的蛋白共同构成因子主要是指含有 MYB 保守结构域的一类转录因子，其 N 端来构成高度保守的 DNA-binding 结构域，同时包含一系列高bos et al.2010）。MYB 通常由 1 到 4 个保守的 Repeat 组成，每螺旋结构，每个 R 的第二、三个螺旋能够形成一个 helix tur螺旋作为“识别螺旋”（recognition helix）能够与 DNA 结合如图 1.1 是 MYB 转录因子的结构。

差异表达基因,向下,箭头

织处理后的差异表达基因数。箭头向上和向下分别代表上调 of DEGs of three groups of heat treated samples. Up arrows and the overlap up-regulated and down-regulated genes respectively

差异表达基因,聚类分析,蓝色,测序

处理 S1、S2 和 S3 差异表达基因的聚类分析。通过测序得到的 RPKM 值进代表上调表达，蓝色代表下调表达。 Cluster analyses of DEGs among S1, S2 and S3. The color key represents the va). Red represents highly expressed (up-regulated), while blue represents down-r

【参考文献】