烟草在外施脱落酸和盐胁迫下的转录调控研究

发布时间：2020-10-11 10:59

　　 烟草由于其生长周期较短、适应性相对较强、抗逆性研究透彻、植物特征明显,在分子遗传和生物工程中有着重要的作用。测序技术的快速发展和烟草全基因组序列图谱的释放,为烟草盐胁迫和脱落酸激素诱导下应答反应的研究提供了数据基础。选取普通烟草K326作为试验材料,采用霍格兰营养液对烟草材料进行平衡处理并设置对照组,分别进行盐胁迫和脱落酸诱导处理并设置实验组,每个处理三次重复。通过转录组测序手段分析烟草在两种不同渗透胁迫下差异表达基因,使用GO(Gene Ontology)数据库对差异表达基因进行功能富集,结果发现两种处理下差异表达基因的功能主要集中在蛋白结合、催化活性、生物调节和应激反应等过程。与盐胁迫处理相比较,脱落酸诱导在信号转导和转录等方面富集的基因更多。两种处理共有差异基因研究结果表明,烟草胁迫应答基因可以在多种渗透胁迫中进行调控做出应激反应并表达。特异性基因在各自处理中起到关键作用。烟草两种处理的转录组原始数据组装的184,134条转录本序列中发现79,974个SSR序列,SSR出现频率为43.43%。SSR序列在试验两种处理中平均10.32kb发现一段SSR序列,且长度占比0.21%,明显发现转录本的SSR序列仅占基因组SSR的很少一部分。SSR中偏低的GC含量和高比例的二聚体三次重复和三聚体的特征发现与三联体密码子有着重要关系,并对烟草转录起到重要作用。可变剪切的研究及分析发现A3SS在烟草胁迫条件下出现的最为普遍,RI的比例也相对较多,而MEX比例非常低。不同处理烟草转录的可变剪切分析结果发现,每种可变剪切类型所占的比例是相近的,这与相近功能的可变剪切类型在胁迫下大规模出现有关。丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)级联反应途径在植物生长发育、细胞增殖和激素生理学以及生物和非生物应激胁迫中起到主要作用。烟草受到盐胁迫后表现出MAPK通路两种不同途径:胁迫应答盐离子信号直接进入MAPK级联反应,该通路下基因全部表现出上调激活的现象,激活烟草抗盐性;另一种是结合脱落酸进行级联反应,调控CAT2基因家族实现烟草抗盐应答或者通过与脱落酸受体(PYR/PYL)结合,依次经过蛋白磷酸酶(PP2C)和蛋白激酶(SnRK2)进入级联反应,使烟草产生抗盐性。本研究发现,在植物受到外界盐胁迫时,无论是否存在外施脱落酸的现象,烟草都会通过自身合成脱落酸通过两个途径完成抗盐的胁迫应答。两种处理时烟草的共表达网络分析将转录本去冗余基因集聚类到22个模块,通过模块之间基因的相似性和关联性比对,计算基因表达的特征,分析了整个烟草网络中不同模块的关联性,将22个模块分为了4个功能之间类似的亚分组。不同处理功能分析结果发现,不同处理下模块起到的关键作用不同,基因分布较多的模块在两种处理下都起到重要作用,而存在类似blueviolet的模块仅在脱落酸单一处理下起到辅助调控作用。
【学位单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S572
【部分图文】：

图 3.1 脱落酸诱导试验基因表达图点（上调表达），蓝色点（下调表达），灰色表示无差异Figure 3.1 The gene expression of ABA treatmentlated expression), blue plot (down-regulated expression), gra图对脱落酸诱导中各样品之间的数据进行可

图 3.2 脱落酸诱导试验各样本中差异基因表达图（Z-score）Figure 3.2 The DEGs expression of ABA treatment (Z-score)脱落酸诱导试验目的筛选差异基因完成后，研究 3,306 个脱落酸诱导差异基因在Gene Ontology 中的分布状况将阐明脱落酸诱导试验样本在基因功能方面的研究。通过

图 3.3 脱落酸诱导试验 GO 功能富集Figure 3.3 The GO function of ABA treatment2 盐胁迫下烟草差异表达基因及功能分析试验中经过 NaCl 溶液处理的烟草样本与只有霍格兰培养液的烟草样本对照
【参考文献】

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2 肖鹏;王振国;李栋梁;王飞;王磊;尹朝先;丁伟;;烟草抗性诱导剂及其使用技术[J];植物医生;2013年03期

3 任民;王志德;牟建民;刘艳华;张兴伟;;我国烟草种质资源的种类与分布概况[J];中国烟草科学;2009年S1期

4 梁建生,庞佳音,陈云;渗透胁迫诱导的植物细胞中脱落酸的合成及其调控机制[J];植物生理学通讯;2001年05期

本文编号：2836496