利用转录组测序分析大豆矮小突变体中差异表达基因

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1、分类号：密级：学号：2011103027单位代码：10759石河子大学硕士学位论文利用转录组测序分析大豆矮小突变体中差异表达基因学位申请人张峰黄先忠副教授指导教师田志喜研究员申请学位门类级别理学硕士学科、专业名称遗传学研究方向植物遗传所在学院生命科学学院中国·新疆·石河子2014年6月万方数据万方数据TranscriptomeAnalysisofDifferentiallyExpressedGenesbyRNA-SeqinaDwarfSoybeanMutantADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillm

2、entoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofNaturalScienceByZhangFeng(Genetics)DissertationSupervisor:Prof.HuangXian-zhongProf.TianZhi-xiJune,2014万方数据万方数据万方数据万方数据摘要植株高度是农作物的一个重要农艺性状。在对小麦、玉米以及水稻等农作物的研究中发现，改善植株高度、利用矮化基因进行遗传育种，对于农作物的产量提高起到了非常重要的作用。植物的矮化性状具有非常复杂的分子机制。通过对植物矮化基因的研究表明，矮化基因主要可以分为2类：

3、由单基因控制质量性状遗传和由多基因控制的数量性状遗传。植物激素方面，多数植物的矮化突变与植物激素赤霉素（GA）以及油菜素甾醇类（BRs）这两种激素密切相关，还有少数植物矮化突变是与生长素（IAA）有关。目的：以大豆矮小突变体和野生型为研究材料，通过RNA-Seq技术分析大豆野生型和矮小突变体的转录组差异，分析差异表达基因，探究大豆致矮机制。方法：运用RNA-Seq技术测序分析大豆野生型和突变体的转录组差异；运用半定量RT-PCR(semi-quantitativeRT-PCR)和实时荧光定量PCR(quantitativeReal-timeRT-PCR,qRT-PCR)技术

4、检测差异表达基因的表达量；并通过功能注释和生物信息学分析推测可能导致矮小表型的差异表达基因。结果：（1）通过对矮小突变体喷施GA3，可以部分恢复其野生表型。（2）运用RNA-Seq技术测序分析结果显示，共获得大约263Mreads。在大豆矮小突变体的根中，共有408个基因表达上调，256个基因表达下调；在大豆矮小突变体的子叶中，共有1438个基因表达上调，1619个基因表达下调。在子叶和根中共有的129个差异表达基因，其中52个基因为表达上调，77个基因为表达下调。（3）有多个与植物激素相关的基因差异表达，其中Glyma19g01590与植物激素GA调节有关，生物信息学分析

5、表明差异表达基因Glyma19g01590的开放阅读框有594bp，推测编码197个氨基酸，该蛋白具有GASA(GibberellicAcid-StimulatedinArabidopsis)保守区域，GASA保守区域与GA调节有关。半定量RT-PCR实验表明Glyma19g01590在突变体中的表达水平明显高于野生型，qRT-PCR实验表明Glyma19g01590在突变体的表达量大约是野生型的24倍。结论：RNA-Seq技术测序分析结果表明在大豆矮小突变体的子叶和根中，共有129个差异表达基因，其中52个基因为表达上调，77个基因为表达下调。其中只有Glyma19g01

6、590与植物激素GA调节有关，其蛋白具有GASA保守区域。Glyma19g01590在矮小突变体中的表达量显著高于野生型中的表达量，同时大豆矮小突变体在施加GA3后可以部分恢复其野生表型，因此推测Glyma19g01590基因是导致大豆矮小表型的因素之一。关键词：矮小突变体；转录组；大豆；GASA保守域I万方数据AbstractPlantheightisanimportantagronomiccharacter,andplaysaprofoundeffectoncropyieldbasedonthestudyofcrops,suchaswheat,cornandrice.I

7、mprovingplantheigtandgeneticbreedingapplyingdwarfgenesplaykeyrolesinenhancingproductionofstaples.Thelateststudiesshowedthatdwarfismmechanismwasexclusivelycomplicated.Thestudiesofdwarfgenesindicatedthattheyweredividedintotwoparts:qualitativetraitgenecontrolledb