通過轉錄組測序分析玉米耐受低磷脅迫的分子機制.pdf

1、玉米是全球廣泛種植的糧食作物和能源作物，土壤低磷脅迫會嚴重制約玉米的生長，因此研究玉米耐低磷的分子機制具有重要意義。盡管利用microarray和RNA-seq技術已經鑒定出許多與玉米磷脅迫相關的基因，增加了我們對于玉米適應低磷脅迫機制的認知，但microarray只能檢測已知基因，常規(guī)的RNA-seq技術不能區(qū)分來自第一條鏈和第二條鏈的信息;同時關于不同玉米基因型對低磷脅迫響應能力不同的機制需要也進一步探討。本論文首先通過水培方法對玉

2、米耐低磷材料進行篩選，然后對兩種磷脅迫反應不同的自交系進行鏈特異性的轉錄組測序，并結合相關生理指標，來說明不同基因型玉米自交系對低磷脅迫適應性能力不同的分子機制;并進一步挖掘RNA-seq數(shù)據中的lncRNA，分析了這些lncRNA在玉米適應低磷脅迫中的潛在作用。得到的主要實驗結論如下:
　　1、在水培條件下，對田間篩選得到的15份低磷敏感玉米自交系和15份耐低磷玉米自交系進一步篩選驗證，根據低磷與正常磷條件下苗期地上部生物量的比

3、值及花青苷、磷含量等生理指標，選擇CCM454和31778作為耐低磷材料和低磷敏感材料進行進一步研究。
　　2、對31778和CCM454正常磷水培和低磷水培2天、8天的地上部和根部構建鏈特異性的轉錄組文庫，并使用Illumina Hiseq2500測序儀進行PE125測序。分析測序結果發(fā)現(xiàn)31778和CCM454中共同的低磷脅迫響應基因主要參與了包括酸性磷酸酶在內的多種代謝過程，進一步實驗測定發(fā)現(xiàn)低磷脅迫2天時CCM454根系分

4、泌大量的酸性磷酸酶，而31778在低磷6天時才開始分泌大量的酸性磷酸酶，這與RNA-seq結果一致，表明CCM454對低磷脅迫的響應比31778迅速。同時對31778和CCM454在正常磷和低磷條件下的差異表達基因進行GO富集分析，結合二者體內的SOD、POD、CAT活性，發(fā)現(xiàn)CCM454體內的活性氧清除能力要強于31778。
　　3、RNA-seq數(shù)據經過組裝、篩選，得到65099個lncRNA轉錄本，這些lncRNA的基本特征

5、與他人報道一致;并對這些基因進行RT-PCR驗證及測序，表明這些lncRNA具有可靠性。
　　4、通過分析測序數(shù)據，在31778和CCM454的根系中發(fā)現(xiàn)了16個差異表達的miRNA，地上部發(fā)現(xiàn)了12個差異表達的miRNA，包括目前公認的對磷脅迫產生響應的miR399，并且通過小RNA Northern實驗發(fā)現(xiàn)低磷條件下31778中miR399的表達量要高于CCM454。通過psRobot軟件預測得到6787個lncRNA可作為m