基因CYP81A6的抑制以及外源基因EPSPS的轉(zhuǎn)入對水稻基因表達(dá)的影響.pdf

1、為了明確RNA干擾苯達(dá)松解毒酶基因CYP81A6以及外源基因EPSPS的轉(zhuǎn)入對轉(zhuǎn)基因水稻的自身功能基因的影響，本研究利用超高通量測序技術(shù)，對親本水稻S2、苯達(dá)松敏感型轉(zhuǎn)基因水稻S11和抗草甘膦轉(zhuǎn)基因水稻S6的mRNA進(jìn)行深度測序，并將獲得的序列信息通過水稻基因數(shù)據(jù)庫和生物信息學(xué)手段進(jìn)行注釋和功能基因比較，結(jié)果表明:
　　1.兩種轉(zhuǎn)基因水稻的基因表達(dá)發(fā)生變化。3種水稻mapping到水稻的總基因數(shù)為34，792個，與親本S2相比，S

2、11差異表達(dá)基因共3，529個，S6差異表達(dá)的基因共5，795個。在S11差異表達(dá)的3，529個基因中，上調(diào)基因1，018個，下調(diào)基因2，511個，S11與S2共同表達(dá)的基因有2，533個，僅S11中表達(dá)的基因有363個，僅在S2中表達(dá)的基因有633個。S6差異表達(dá)的5，795個基因中，上調(diào)基因2，994個，下調(diào)基因2，801個,S6與S2共同表達(dá)的基因有4，671個，僅S6中表達(dá)的基因有480個，僅在S2中表達(dá)的基因有644個。將兩種

3、轉(zhuǎn)基因水稻各自差異表達(dá)的基因?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)，S11與S6共同的差異表達(dá)基因有1，613個。
　　2.兩種轉(zhuǎn)基因水稻中部分與水稻抗性相關(guān)基因的表達(dá)發(fā)生變化。與水稻庫296個抗性基因?qū)Ρ鹊玫?S11差異表達(dá)的基因有64個功能已知的基因與水稻抗性相關(guān)，S6差異表達(dá)的基因中有74個功能已知的基因與水稻抗性相關(guān)，其中30個基因在兩種轉(zhuǎn)基因水稻中均差異表達(dá)。與抗逆相關(guān)的水稻受體激酶基因OsRMC和水稻bHLH轉(zhuǎn)錄因子OsIRO2目前已有研究，這兩個

4、基因在S11和S6的表達(dá)均顯著下調(diào)。基因OsRMC的下調(diào)表達(dá)會導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因株系的種子萌發(fā)對鹽脅迫不敏感、植株生長受抑制;基因OsIRO2在缺鐵條件下，其下調(diào)表達(dá)會使植株的生長受到抑制、葉片發(fā)黃，這兩個基因的表達(dá)下調(diào)將有可能導(dǎo)致兩種轉(zhuǎn)基因水稻的耐鹽性降低。與抗病相關(guān)的小分子GTP酶基因OsRacB是一個水稻基礎(chǔ)抗病性負(fù)調(diào)節(jié)因子，其過量表達(dá)可導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因植株接種稻瘟病病菌后病斑癥狀明顯增加，該基因在S6中的上調(diào)表達(dá)將有可能減弱S6植株對稻瘟病的

5、抗性;水稻防衛(wèi)反應(yīng)基因OsDR8表達(dá)量的減少會減弱轉(zhuǎn)基因植株對白葉枯病及稻瘟病抗性，該基因在S6中的顯著下調(diào)表達(dá)預(yù)示著S6植株對白葉枯病及稻瘟病抗性將有可能降低。
　　3.差異表達(dá)基因顯著性富集在少數(shù)生物學(xué)功能和通路中。S11差異表達(dá)基因顯著富集在38種生物學(xué)功能和13個通路上，在結(jié)合能力(GO:0020037)和光合作用(ko00195)通路上富集最為顯著。S6差異表達(dá)基因顯著富集在30種生物學(xué)功能和12個通路上，在代謝過程(G

6、O:0008152)和植物病原互作(ko04626)通路上富集最為顯著。兩種轉(zhuǎn)基因水稻的差異表達(dá)基因共同顯著富集在19種生物學(xué)功能和6個通路上。S11中，與RNAi靶基因CYP81A6映射的4個GO term均位于S11中顯著富集GO term的前5位，表明基因CYP81A6的抑制表達(dá)會對其家族其他同功能基因產(chǎn)生最主要的影響;對靶基因CYP81A6映射的5條通路相對應(yīng)的基因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，1個P450家族基因在這5條通路中均差異表達(dá)，預(yù)示

7、該基因與目標(biāo)基因CYP81A6可能有某種程度的聯(lián)系。S6中，植物病原互作通路與植物的免疫系統(tǒng)相關(guān)，預(yù)示著S6植株的抗病性將有可能發(fā)生改變。
　　4.部分細(xì)胞色素P450家族基因的表達(dá)發(fā)生變化。3種水稻mapping到水稻P450家族基因的總數(shù)為290個。S11中有58個P450家族基因差異表達(dá)，S6中有85個P450家族基因差異表達(dá)。將兩種轉(zhuǎn)基因水稻差異表達(dá)的P450基因?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)，10個基因在兩者中的表達(dá)變化情況相反，22個基因變

8、化一致，僅在S11中表達(dá)的基因有26個，僅在S6中表達(dá)的基因有52個。將RNAi的靶標(biāo)片段與P450家族基因進(jìn)行同源性比較發(fā)現(xiàn)基因CYP75A2與靶標(biāo)片段的同源性為100％，基因CYP75是茄科植物一類P450亞家族基因，編碼類黃酮3'，5'-羥化酶，目前CYP75A2在水稻內(nèi)的功能尚未知，與靶標(biāo)片段的同源性分析表明該基因與靶基因CYP81A6可能有著某種程度的聯(lián)系，其功能仍需進(jìn)一步研究。
　　本研究通過對轉(zhuǎn)基因水稻S11、 S6