干旱脅迫對不同種（品種）泡桐基因表達的影響.pdf

1、泡桐原產(chǎn)我國，是重要的速生用材和綠化樹種，具有重要的經(jīng)濟和生態(tài)價值。我國泡桐種質(zhì)資源豐富，分布廣泛，但種間關系異常復雜，目前將泡桐屬分為9種2變種和眾多變異類型。為了了解不同種間泡桐優(yōu)良性狀的分子機制，以及他們之間的親緣關系。本研究以白花泡桐（Paulownia fortunei）二倍體（PF2）與四倍體（PF4）、毛泡桐（Paulownia tomentosa）二倍體（PT2）與四倍體（PT4）、南方泡桐（Paulownia aust

2、ralis）二倍體（PA2）與四倍體（PA4）和豫雜一號泡桐（Paulownia tomentosa×Paulownia fortunei）二倍體（PTF2）與四倍體（PTF4）以及他們相應的干旱處理苗為材料，利用高通量轉(zhuǎn)錄組測序、小RNA測序等手段，從mRNA和miRNA水平綜合分析不同種間泡桐優(yōu)良性狀形成的分子機制，同時在不同分子水平上對他們的遺傳關系進行分析。主要結(jié)果如下：
　　（1）本研究基于Illumina/Solexa

3、 Genome Analyzer IIx平臺的轉(zhuǎn)錄組測序技術，將獲得序列與白花泡桐基因組進行比對，基因組序列組裝獲得的序列結(jié)果長短相對于轉(zhuǎn)錄組更長，降低了計算強度且提高了注釋的準確性。采用基因組為背景的轉(zhuǎn)錄組序列對16個樣品的轉(zhuǎn)錄組以及miRNA進行鑒定，對4個種泡桐二、四倍體以及相應干旱處理的共有和特有基因以及miRNA進行統(tǒng)計分析。通過轉(zhuǎn)錄組分析，從16個樣品中共獲得27178個基因，其中：4個二倍體泡桐樣品中共有25674個基因，

4、4個二倍體干旱處理泡桐樣品中共有25350個基因，4個四倍體泡桐樣品中共有25821個基因，4個四倍體干旱處理泡桐樣品中共有25439個基因。通過miRNA分析，從16個樣品共獲得517個miRNA，其中：4個二倍體泡桐樣品中共有364個miRNA，4個二倍體干旱處理泡桐樣品中共有298個miRNA，4個四倍體泡桐樣品中共有297個miRNA，4個四倍體干旱處理泡桐樣品中共有369個miRNA。在16個樣品二、四倍體干旱脅迫的8組比較中

5、，獲得同時上調(diào)的差異基因127個，在這8個比較中同時下調(diào)的差異基因556個。
　　（2）本研究中，從16個樣品中共獲得27178個基因，其中共表達的有17626個，這些基因在泡桐生長發(fā)育過程普遍存在，通過KEGG數(shù)據(jù)庫對這些共同表達的基因進行富集分析，獲得128條pathway，其中代謝途徑的前三位是RNA降解、嘌呤代謝、剪切酶體。同時分別獲得4組樣品間共有和特有基因和miRNA。
　　研究發(fā)現(xiàn)，4個種二、四倍體泡桐在響應干

6、旱脅迫基因參與的代謝通路主要集中在：丙酮酸代謝、甘油酯代謝、半乳糖代謝、賴氨酸降解、抗壞血酸代謝、光合作用、光合器官中碳固定、光合作用-天線蛋白和次生代謝物合成等代謝通路。充分說明干旱脅迫對四種泡桐基因表達變化以及調(diào)控相關基因的影響，為我們更加深刻的了解干旱脅迫對泡桐的影響提供了更多的支持。在干旱脅迫下，在4個種二、四倍體泡桐與干旱處理比較中，雖然有很多共同表達的基因，但是每個泡桐種也都存在單獨表達的基因，通過KEGG對4個泡桐種單獨表

7、達的基因的富集分析，我們發(fā)現(xiàn)，這些單獨存在的基因在他們富集的代謝通路有很大相關性，同時也存在一定差異。說明4個泡桐種雖然存在單獨存在的基因，但是這些基因在響應干旱脅迫的同時，他們之間還是有很大的密切相關性。
　　（3）從結(jié)果來看，有9552個基因以及422個miRNA用于4個泡桐種間的遺傳分析。采用轉(zhuǎn)錄組以及miRNA的表達變化來對不同種間泡桐進行遺傳相似系數(shù)的計算以及親緣關系圖的繪制,數(shù)據(jù)量大，序列精確，結(jié)果更加準確，通過對他們