利用轉(zhuǎn)錄組測序分析大豆矮小突變體中差異表達(dá)基因.pdf

1、背景：植株高度是農(nóng)作物的一個(gè)重要農(nóng)藝性狀。在對(duì)小麥、玉米以及水稻等農(nóng)作物的研究中發(fā)現(xiàn)，改善植株高度、利用矮化基因進(jìn)行遺傳育種，對(duì)于農(nóng)作物的產(chǎn)量提高起到了非常重要的作用。植物的矮化性狀具有非常復(fù)雜的分子機(jī)制。通過對(duì)植物矮化基因的研究表明，矮化基因主要可以分為2類：由單基因控制質(zhì)量性狀遺傳和由多基因控制的數(shù)量性狀遺傳。植物激素方面，多數(shù)植物的矮化突變與植物激素赤霉素（GA）以及油菜素甾醇類（BRs）這兩種激素密切相關(guān)，還有少數(shù)植物矮化突變是

2、與生長素（IAA）有關(guān)。
　　目的：以大豆矮小突變體和野生型為研究材料，通過RNA-Seq技術(shù)分析大豆野生型和矮小突變體的轉(zhuǎn)錄組差異，分析差異表達(dá)基因，探究大豆致矮機(jī)制。
　　方法：運(yùn)用RNA-Seq技術(shù)測序分析大豆野生型和突變體的轉(zhuǎn)錄組差異；運(yùn)用半定量RT-PCR(semi-quantitative RT-PCR)和實(shí)時(shí)熒光定量PCR(quantitative Real-time RT-PCR, qRT-PCR)技術(shù)檢測差

3、異表達(dá)基因的表達(dá)量；并通過功能注釋和生物信息學(xué)分析推測可能導(dǎo)致矮小表型的差異表達(dá)基因。
　　結(jié)果：⑴通過對(duì)矮小突變體噴施GA3，可以部分恢復(fù)其野生表型。⑵運(yùn)用RNA-Seq技術(shù)測序分析結(jié)果顯示，共獲得大約263 M reads。在大豆矮小突變體的根中，共有408個(gè)基因表達(dá)上調(diào)，256個(gè)基因表達(dá)下調(diào)；在大豆矮小突變體的子葉中，共有1438個(gè)基因表達(dá)上調(diào)，1619個(gè)基因表達(dá)下調(diào)。在子葉和根中共有的129個(gè)差異表達(dá)基因，其中52個(gè)基因?yàn)?/p>

4、表達(dá)上調(diào)，77個(gè)基因?yàn)楸磉_(dá)下調(diào)。⑶有多個(gè)與植物激素相關(guān)的基因差異表達(dá)，其中Glyma19g01590與植物激素GA調(diào)節(jié)有關(guān)，生物信息學(xué)分析表明差異表達(dá)基因Glyma19g01590的開放閱讀框有594 bp，推測編碼197個(gè)氨基酸，該蛋白具有GASA(Gibberellic Acid-Stimulated in Arabidopsis)保守區(qū)域，GASA保守區(qū)域與GA調(diào)節(jié)有關(guān)。半定量RT-PCR實(shí)驗(yàn)表明Glyma19g01590在突變體

5、中的表達(dá)水平明顯高于野生型，qRT-PCR實(shí)驗(yàn)表明Glyma19g01590在突變體的表達(dá)量大約是野生型的24倍。
　　結(jié)論： RNA-Seq技術(shù)測序分析結(jié)果表明在大豆矮小突變體的子葉和根中，共有129個(gè)差異表達(dá)基因，其中52個(gè)基因?yàn)楸磉_(dá)上調(diào)，77個(gè)基因?yàn)楸磉_(dá)下調(diào)。其中只有Glyma19g01590與植物激素GA調(diào)節(jié)有關(guān)，其蛋白具有GASA保守區(qū)域。Glyma19g01590在矮小突變體中的表達(dá)量顯著高于野生型中的表達(dá)量，同時(shí)大豆