玉米苗期干旱脅迫下可變剪接及其調(diào)控因子的研究.pdf

1、本文以對(duì)干旱脅迫敏感的Ye478(選自8112和5003的二環(huán)系，我國玉米單交種推廣的優(yōu)良自交系，Ye478)和耐旱的H21(選自美國先鋒種子公司雜交種P78599，我國西北干旱和半干旱地區(qū)骨干系，H21)玉米自交系為材料，在苗期進(jìn)行干旱脅迫處理，對(duì)利用solexa高通量測序獲得的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行基因表達(dá)的可變剪接分析，通過對(duì)比干旱脅迫與正常對(duì)照植株基因可變剪接方式與程度的差異，了解發(fā)生可變剪接事件的基因參與的生物學(xué)途經(jīng);通過反轉(zhuǎn)錄PCR

2、等手段擴(kuò)增出一些基因的部分剪接變體;通過高通量測序分析和qRT-PCR分析了解玉米可變剪接重要的調(diào)控者SR蛋白基因家族干旱脅迫下表達(dá)規(guī)律，篩選干旱脅迫相關(guān)的候選SR成員，揭示其與玉米干旱脅迫應(yīng)答基因表達(dá)調(diào)控的內(nèi)在聯(lián)系。通過對(duì)比我們發(fā)現(xiàn):
　　 1.總體上，干旱逆境會(huì)誘導(dǎo)部分基因的可變剪接，并通過可變剪接反映玉米的受旱程度。干旱逆境會(huì)對(duì)植物的各種生理狀態(tài)有所影響，植物體內(nèi)的各種與水分相關(guān)的生理生化反應(yīng)會(huì)發(fā)生改變。由于Ye478的耐

3、旱能力遠(yuǎn)低于H21，所以其在干旱脅迫下發(fā)生的可變剪接數(shù)目遠(yuǎn)多于耐旱品系H21。受干旱程度的影響，植物可變剪接數(shù)目會(huì)出現(xiàn)上升受環(huán)境逆境影響植物會(huì)增加基因組的多樣性大大增加此外，可變剪接多樣性的改變一定程度上反映了玉米受脅迫影響的程度;耐旱品系H21在干旱條件下所發(fā)生的可變剪接改變要小于Ye478，由于可變剪接可以影響基因轉(zhuǎn)錄后的命運(yùn)，這可以理解為Ye478受干旱影響更嚴(yán)重，關(guān)閉了大量非生活所必需的基因的表達(dá)。
　　 2.可變剪接對(duì)

4、玉米干旱逆境適應(yīng)性有一定的影響。H21和Ye478兩個(gè)品系在干旱逆境下可變剪接的差異表明:部分基因的可變剪接可以增加玉米的耐旱能力在H21對(duì)照和Ye478、H21干旱脅迫下發(fā)生類似可變剪接的基因，可能與玉米干旱適應(yīng)性相關(guān)。
　　 3.在所有兩個(gè)玉米自交系中，發(fā)生的可變剪接的基因大部分在干旱和非干旱脅迫下均發(fā)生可變剪接。H21中2/3和Ye478中4/5在正常水分條件下發(fā)生可變剪接的基因在干旱脅迫下仍然發(fā)生可變剪接。由干旱誘導(dǎo)而發(fā)

5、生可變剪接的基因占Ye478和H21干旱中所有發(fā)生可變剪接的基因中1/3左右，表明一部分基因可變剪接是玉米行使生理功能所必需的，不會(huì)受干旱等環(huán)境因素的影響。
　　 4.在干旱脅迫下發(fā)生可變剪接的基因多數(shù)集中在NTP結(jié)合、糖代謝以及蛋白合成轉(zhuǎn)運(yùn)等相關(guān)途徑中這表明，玉米干旱脅迫下發(fā)生可變剪接的基因主要為能量和蛋白代謝相關(guān)基因。這表明蛋白和能量的代謝是玉米在干旱逆境下最主要的生理途徑，其可能與玉米在干旱脅迫下抗旱性相關(guān)的重要通路。

6、r>　　 5.鎂離子結(jié)合蛋白是H21在干旱脅迫特異發(fā)生可變剪接的重要蛋白成員，這表明鎂離子結(jié)合蛋白的可變剪接可能與H21的干旱抗逆性相關(guān)。
　　 6.ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是玉米干旱脅迫下重要的通路，是觸發(fā)植物逆境脅迫反應(yīng)主要傳遞者。ABA誘導(dǎo)蛋白對(duì)植物逆境脅迫具有重要作用。ABA誘導(dǎo)蛋白，不論在H21還是在Ye478中都由于干旱而發(fā)生大量的可變剪接。多種轉(zhuǎn)錄因子和在H21和Ye478干旱條件下出現(xiàn)相似的可變剪接變化。此外R蛋白及

7、部分剪接因子家族也發(fā)生可變剪接，這些可變剪接已被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 7.SR蛋白是玉米中最重要的剪接因子之一，大量SR剪接因子表達(dá)量的總體趨勢(shì)與全基因組可變剪接事件變化的趨勢(shì)基本一致;可以用大量SR剪接因子的表達(dá)量的改變趨勢(shì)來反應(yīng)全基因組可變剪接的改變，因而可以用大量剪接因子的表達(dá)量變化來表示玉米干旱耐受性。
　　 8.部分SR蛋白家族成員與玉米的逆境脅迫應(yīng)答密切相關(guān)。RSZ、ASF/SF2等家族可能與玉米細(xì)胞凋亡相關(guān)能夠