水稻耐热胁迫基因的挖掘及其表达分析

发布时间：2021-04-20 07:10

　　我国是世界上最大的水稻生产国和消费国,全球有超过一半的人口以水稻为主要粮食。水稻（Oryza sativa L.）属喜温作物,其生长需要适宜的温度。当环境温度超出水稻适宜生长温度的上限时,会影响其正常的生长发育并对产量造成损失。培育耐高温胁迫的水稻新品种是应对全球气候变暖导致气温升高的有效策略。随着水稻3K基因组测序工作的完成,使得从大量水稻品种的基因组中挖掘出耐热基因的研究成为可能,这可为耐高温胁迫水稻新品种的选育积累宝贵的基因资源。本研究首先从水稻3K基因组计划和NCBI数据库中下载获取22个具有不同耐热胁迫能力水稻品种的基因组重测序数据。其中水稻品种Azucena（CX151）为高温敏感型品种,其余21个为耐热胁迫型水稻品种;也从NCBI数据库的GEO数据库中下载热胁迫处理下高温敏感型水稻品种Azucena的RNA-seq数据,及前人研究获得的热胁迫处理下的耐热胁迫型水稻品种CO39的差异表达基因数据。然后,以The Rice Annotation Project（RAP）下载的Nipponbare基因组（Ver.7.0）为参考基因组,通过比较基因组学和比较转录组学系统的开展水稻... 

【文章来源】：福建农林大学福建省

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 高温热害对水稻生长发育的影响
    1.2 水稻对热胁迫的应激反应
    1.3 水稻耐热新品种的选育
    1.4 基因组重测序分析技术
        1.4.1 高通量测序数据及其质量控制
        1.4.2 基因组重测序序列组装与比较分析
        1.4.3 基因组SNPs的挖掘
    1.5 转录组测序（RNA-seq）分析技术
        1.5.1 RNA-seq技术原理
        1.5.2 RNA-seq数据的分析应用
    1.6 存在的问题与本文主要研究内容
2 材料与方法
    2.1 数据收集
        2.1.1 参考基因组及注释文件的收集
        2.1.2 水稻基因组重测序数据的收集
        2.1.3 转录组数据的收集
    2.2 数据处理
        2.2.1 高通量测序数据的质控
        2.2.2 水稻潜在耐热胁迫SNPs的挖掘
        2.2.3 突变位点的注释及筛选
        2.2.4 转录组数据的组装和定量
        2.2.5 基因差异表达分析
        2.2.6 差异表达基因的GO注释
        2.2.7 水稻耐热基因及受热诱导表达基因的筛选
        2.2.8 预测ns SNPs对蛋白质功能的影响
        2.2.9 对被ns SNPs影响的蛋白质进行功能结构的预测
3 结果与分析
    3.1 供试水稻品种耐热性状分析
    3.2 供试水稻品种的基因组重测序数据分析
        3.2.1 供试水稻基因组重测序数据的质控
        3.2.2 供试水稻品种基因组重测序数据的比对分析
        3.2.3 供试22 个水稻品种的基因组突变位点分析
        3.2.4 耐热胁迫水稻基因组中突变位点的注释分析
        3.2.5 水稻潜在耐热胁迫基因突变位点的筛选
    3.3 不同抗感性状水稻品种在热胁迫下的转录组数据分析
        3.3.1 热胁迫下热敏感型水稻品种Azucena的转录组测序数据质控分析..
        3.3.2 热胁迫下热敏感型水稻品种Azucena的差异表达基因分析
        3.3.3 热胁迫下热敏感型水稻品种Azucena差异表达基因的GO注释分析
        3.3.4 热胁迫下耐热水稻品种CO39 的差异表达基因分析
        3.3.5 热胁迫下耐热型水稻品种CO39 差异表达基因的GO注释分析
        3.3.6 热胁迫下水稻CO39和Azucena差异表达基因GO注释的比较分析
        3.3.7 热胁迫诱导水稻差异表达基因的筛选
        3.3.8 水稻品种CO39 潜在受热诱导表达基因的挖掘及GO注释分析
    3.4 水稻品种中具有潜在耐热ns SNPs且差异表达的基因分析
        3.4.1 水稻品种CO39 差异表达基因ns SNPs分析
        3.4.2 3个水稻潜在耐热基因的GO注释分析
        3.4.3 3个水稻潜在耐热基因上ns SNP对基因功能影响的预测分析
        3.4.4 水稻耐热基因Os09g0349700上ns SNP位点对蛋白质结构的影响..
4 讨论
    4.1 22个供试水稻品种全基因组重测序的组装质量
    4.2 挖掘获得水稻潜在的耐热基因
    4.3 挖掘获得水稻热胁迫诱导表达基因
    4.4 获得3 个具有耐热ns SNPs又受热诱导表达的基因
5 展望
    5.1 水稻潜在耐高温胁迫基因的功能验证
    5.2 基因间的互作研究
参考文献
附录 A
附录 B
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[3]植物NBS-LRR抗病基因的结构、功能、进化起源及其应用[J]. 刘云飞,万红建,李志邈,叶青静,王荣青,阮美颖,姚祝平,周国治,韦艳萍,杨悦俭.  分子植物育种. 2014(02)
[4]气候变暖对水稻生产的影响及水稻耐高温遗传改良[J]. 万丙良,查中萍.  中国农学通报. 2012(36)
[5]水稻高温热害发生机理与耐高温遗传基础研究[J]. 李飞,卓壮,U.A.Kapila Siri Udawela,高用明,石英尧.  植物遗传资源学报. 2013(01)
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[10]杂交水稻中耐热基因的筛选和验证[J]. 黄敏,王艳,潘琳,杨成明,孙群,高鹏,伍玲,杜晓颖,雷庆.  西南农业学报. 2009(05)



本文编号：3149225