海州香薷耐铜性转录组学研究及其完整叶绿体基因组解读

发布时间：2020-11-20 07:29

　　 海州香薷是我国南方铜矿床生长的一种耐铜植物,俗称“铜草”,因为它在植物修复铜污染土壤中起着至关重要的作用,铜是一种重要的金属。然而,大多数对海州香薷耐铜的研究还未涉及其铜胁迫下转录基因的动态变化,很少有研究从遗传学和转录组的角度分析和探讨铜耐受性的相关机制。一方面,本研究利用转录组学技术探究海州香薷对铜的耐受性。研究组装了海州香薷幼苗的根基因,在三种不同铜浓度(T1:10μmol/L Cu2+、T2:50 μmol/L Cu2+、T3:100 μmol/LCu2+)胁迫下处理7天后,以及对照组(CK)幼苗的根基因的转录组数据,从海州香薷的转录组数据注释中得到58,525个unigenes。对差异表达基因的进行功能分析,包括海州香薷铜胁迫组间差异基因GO功能显著性富集分析和Pathway显著性富集分析。差异表达基因显著富集的通路主要是与核糖体、吞噬体、氮代谢、角质、木栓质及蜡质生物合成、细胞分裂素合成、泛醌和其他萜类化合物-醌生物合成、光合作用-触角蛋白、光合作用、光合作用中的碳固定、α-亚麻酸代谢等代谢通路。这些代谢通路间相互联系,协同作用。对照组相比,三个实验组分别筛选出16、9、15个差异表达的铜相关金属离子转运蛋白基因。光合作用-触角蛋白、光合作用、光合作用的碳固定以及α-亚麻酸代谢等差异表达基因显著富集的KEGG通路与叶绿体密切相关。这些为后续研究提供转录组水平的基础数据以及可能参与铜胁迫抗性的相关基因和通路。另一方面,本研究利用二代测序完成了海州香薷叶绿体基因组的从头组装,完整的海州香薷叶绿体基因组长度为150,761 bp(GC含量37.8%)。反向重复序列(IRs)25,572 bp,单拷贝区 17,473 bp(SSC)和82,144 bp(LSC),包含87个蛋白编码基因、38个tRNA基因和8个rRNA基因。海州香薷叶绿体基因组中有30个长重复序列(LSR)和65个简单重复序列(SSR)。通过对11种唇形科植物的叶绿体基因组进行了比较分析,唇形科植物IRs区序列保守性高于LSC和SSC区。系统发育分析表明,海州香薷在进化关系上与紫苏属更近。海州香薷叶绿体基因组完整序列分析也为其他超积累植物的基因组学和遗传学方面的研究奠定基础。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：Q943.2
【部分图文】：

用Ｉｌｌｕｍｉｎａ二代测序平台，ｐａｉｒ－ｅｎｄｌ５０ｂｐ测序策略，获得转录组数据，进而进行??后续数据分析。??本研究的技术路线如图１．２所示。??野生海州香薷????＾一??￣＞??种Ｉ子?新鲜ｊｈ片??水培．铜胁迫处理幼苗?提取ＤＮＡ，?＿代丨丨ｌｕｍｉｎａ平台，ＰＥ１５０测序??提取ＲＮ’Ａ，二代丨ｌｌｊｍｉｎａ平台，ＰＥ丨５０测序?髙通Ｕ数据??转??转录纟ｊ■数据??Ｐｅｒｌ，ｎｏｖｏｐｌａｓｔｙ?基??录料组?甚差基?５差分典?”?因??＾?装?｜?异因?男异备算?海州香裔完整叶绿体基因沮序列?组??－＂Ｉ—藝—Ｓ巻?｜?ｓ?◎学??＾?量?基量?路基?转?因?学的唇?统??评?因估分０?｜?组?分比形?ｔ??＼?ｆ?Ｉ?ｉｘｔ?析｜?因?慧?析｜??１?析?分子?传?基其?４??获得锢胁迫下海州香薷?｜?ｋ?、丨?１＆?因他?化??转录组序列?铜耐性机制１?有奐的基因、?＞－?－－Ｔ?－分??代谢通路?＇转运蛋白?

采取的数据过滤条件为（ｉ）去除接头污染的Ｒｅａｄｓ；?（ｉｉ）去除低质量的Ｒｅａｄｓ；?（ｉｉｉ）??去除Ｎ比例大于５％的Ｒｅａｄｓ。过滤得到的干净数据（ＣｌｅａｎＤａｔａ）（附图１），本??实验所测的１２个转录组数据质控后，其Ｑ３０均在９４％以上（附图２），测序碱基??分布无ＡＴ、ＧＣ的分离（附图３）。因此，原始下机数据过滤后的干净数据（ｃｌｅａｎ??ｄａｔａ）可用于转录本的组装。??２．３．１．２转录组数据组装及组装质量控制与评估??利用Ｔｒｉｎｉｔｙ组装上步得到的数据，相关命令行见表２．２。组装后得到的初步结??果分别进行组装结果基本信息统计、比对率分析、均一性分析、准确性评估、注??释比例评估、嵌合体比例评估、核心蛋白比对率评估、注释完整性评估等（相关??数据见附图）。图２．１Ａ说明组装的ｃｏｎｔｉｇ长度分布，组装的Ｎ５０长度为２，００７ｂｐ?，??组装的平均长度为１，２８０?ｂｐ；?２．１Ｂ显示组装ｕｎｉｇｅｎｅ的长度分布，其中Ｎ５０为??ｌ，８４０ｂｐ；?２．１Ｃ表示测序的核酸序列的随机程度即均一性。从该图中可看出当前测??序深度下，潜在转录本的均一性较好。图２．１Ｄ说明过滤的数据中７８．４％的数据映??射到了组装的ｃｏｎｔｉｇ上，从以上数据可以看出本次的１２个样品转录组组装质量较??好

序列的似然函数的ｌｏｇ值大于０；选取６个ＯＲＦ中得分最高的；当一个ＯＲＦ完全??包含另一个，输出最长的一个。对预测出来的ＯＲＦ序列统计其长度分布，其结果??如图２．２所示。通过上文描述方法在丨２个海州香薷样品的ｉｍｉｇｅｎｅ寻找ＯＲＦ，共找??到３３，８５３条序列，长度从２９７ｂｐ到１６，１７６ｂｐ不等，平均长度为９１４ｂｐ，其中Ｎ５０??是?ｌ，１８２ｂｐ，Ｎ９０?是?４２９ｂｐ。??ＯＲＦ?Ｌｅｎｇｔｈ?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ??〇?Ｊ￣９??ｍｉｎ?ｌｅｎｇｔｈ：?２９７??ｍａｘ?ｌｅｎｇｔｈ：?１６１７６??＿?．?Ｎ５０：?１１８２??Ｎ９０：?４２９??〇）?〇?，?ｍｅａｎ?ｌｅｎｇｔｈ：?９１４??Ｉ?２?？??３??Ｚ?：??§§?：??５?？??Ｓ＊?＼??１０??〇?＼??ｓ?Ｖ??ｏ?’??０?５０００?１００００?１５０００??ＯＲＦ?Ｌｅｎｇｔｈ??图２．２?ＯＲＦ长度分布??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?ＯＲＦ?Ｌｅｎｇｔｈ?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ??１５??
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本文编号：2891155