海洋高等植物大叶藻（Zostera marina L.）响应环境胁迫的转录组特性分析

发布时间：2017-10-01 09:07

  本文关键词：海洋高等植物大叶藻（Zostera marina L.）响应环境胁迫的转录组特性分析

  更多相关文章： 大叶藻 转录组 环境胁迫 离子通道 感光受体

【摘要】：大叶藻是多年生海草,隶属于被子植物门,单子叶植物纲,沼生目,大叶藻科,大叶藻属。大叶藻生长于潮间带和潮下带的浅海中,通常会形成广大的种群-----海草床。大叶藻是研究潮间带海洋植物逆境胁迫特别是盐胁迫适应机制的代表性物种,也是研究海洋植物分子进化的理想物种。由于转录组和基因组数据的相对匮乏,目前对大叶藻适应潮间带逆境的分子机制也缺乏系统深入地了解。本研究采用IlluminaTM Hiseq 2000测序平台对五种不同的胁迫条件(温度、盐度、光照、pH以及光质)下的大叶藻叶片组织样本的转录组特性进行了分析,对比分析了大叶藻和条斑紫菜、水稻不同物种间的直系同源关系,为了解大叶藻适应海洋高盐沉水环境提供了新的认识。本研究主要结果如下：(1)利用IlluminaTM Hiseq 2000测序平台对不同胁迫处理的大叶藻混合RNA样品进行转录组测序,共获得54,713,926条clean reads,碱基总量约为5.48G,拼接后得到24,216条平均长度为1,006bp的unigenes和58,457个平均长度为1544bp的转录本。生物信息学进一步分析表明,与NR数据库比对注释上14,389条unigenes(59.41%),与Swiss-Prot数据库和Pfam数据库具有显著性的序列相似性的unigenes分别占45.18%和46.91%。KOG注释成功的7,195(29.71%)条unigenes按KOG的group分为26个类别。对基因进行基因本体(GO)注释之后,共有13,897unigenes聚类到57个基因本体功能节点。通过KEGG代谢途径分析,共有4745条unigenes注释到了233条代谢途径。并进一步对大叶藻、条斑紫菜和水稻转录组中的直系同源基因家族进行了比对分析,共发现了11,667个基因是大叶藻中特有的。与数据库比对之后,仍然有8645条Unigenes(35.7%)没有找到同源序列,说明可能存在大量功能未知的新基因。进一步分析发现了大叶藻转录组中存在大量的响应渗透压胁迫和盐胁迫离子摄入、离子转运以及离子区域化等耐盐机制相关的离子通道蛋白和转运蛋白和感知红光／远红光和蓝光的光受体基因及其转录因子,为理解海洋高等植物适应海洋环境的分子机制提供了理论基础。
【关键词】：大叶藻 转录组 环境胁迫 离子通道 感光受体
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q949.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 一、文献综述11-20
• 1 大叶藻的生物学特性11
• 2 大叶藻的研究进展11-13
• 3 海洋植物的抗逆性研究进展13-18
• 3.1 海洋植物响应渗透胁迫和盐胁迫分子机制的研究进展13-15
• 3.1.1 离子区域化和主动运输14-15
• 3.1.2 有机渗透调节物质的调节15
• 3.2 植物光受体的研究现状15-18
• 3.2.1 红光/远红光受体-光敏色素16
• 3.2.2 蓝光受体-隐花色素16-18
• 4 第二代高通量测序技术在功能基因组中的研究进展18-19
• 5 本研究的目的和意义19-20
• 二、大叶藻转录组特性及分析20-52
• 1. 材料20-24
• 1.1 样品来源20
• 1.2 样品驯养20
• 1.3 样品处理20-22
• 1.3.1 温度梯度处理21
• 1.3.2 盐度梯度处理21-22
• 1.3.3 pH值梯度处理22
• 1.3.4 光照强度梯度处理22
• 1.3.5 光质处理22
• 1.4 主要试剂22-23
• 1.5 主要设备仪器23-24
• 2. 方法24-30
• 2.1 RNA提取及质量检测24-25
• 2.1.1 总RNA的提取24-25
• 2.1.2 总RNA的质量检测25
• 2.1.3 不同样品总RNA的等量混合25
• 2.2 cDNA文库构建及测序25-26
• 2.3 测序数据的标准化分析26-29
• 2.3.1 测序数据质量评估26-27
• 2.3.1.1 测序错误率分布检查26
• 2.3.1.2 A/T/G/C含量分布检查及测序数据过滤26-27
• 2.3.2 转录本的拼接27-28
• 2.3.3 基因功能注释28
• 2.3.4 CDS预测28-29
• 2.4 Illumina测序数据与大叶藻现有数据库数据及其他物种直系同源性对比分析29
• 2.5 大叶藻简单重复序列(SSR)分析29-30
• 3. 结果30-49
• 3.1 提取的实验样品RNA的质量检测30-31
• 3.2 数据质量评估汇总31-34
• 3.2.1 测序错误率分布检查31-32
• 3.2.2 A/T/G/C含量分布检查32-33
• 3.2.3 测序数据过滤及质量情况汇总33-34
• 3.3 转录本的拼接34-36
• 3.4 基因的功能注释36-41
• 3.5 大叶藻Illumina测序与现有数据库对比分析41-42
• 3.6 直系同源基因家族的对比分析42-45
• 3.7 大叶藻简单重复序列(SSR)分析45-47
• 3.8 离子通道及转运蛋白的相关基因47
• 3.9 大叶藻感光受体相关基因47-49
• 4 讨论49-52
• 4.1 多种类型离子通道蛋白参与响应耐盐机制49-51
• 4.2 大叶藻响应光胁迫相关基因51-52
• 三、小结及后续工作52-53
• 1 小结52
• 2 后续工作52-53
• 参考文献53-67
• 附录67-81
• 学术成果81-82
• 致谢82-83
• 个人简历83

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本文编号：952572