小麦灌浆期热胁迫转录表达谱分析及MADS-box转录因子的克隆

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1、分类号密级UDC单位代码10435硕士学位论文小麦灌浆期热胁迫转录表达谱分析及MADS-box转录因子的克隆AnalysisofTranscriptionalExpressionProfilingofWheatDuringGrainFillingStageandCloningofMADS-boxTranscriptionFactor研究生姓名王利彬指导教师赵振东研究员学科专业作物遗传育种研究方向小麦遗传育种中国∙青岛二0一八年六月AnalysisofTranscriptionalExpressionPro

2、filingofWheatDuringGrainFillingStageandCloningofMADS-boxTranscriptionFactorThesissubmittedtoQingdaoAgriculturalUniversityInFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofAgronomyWangLibin（CollegeofAgronomy）Supervisor:ZhaoZhendongQingdao﹒ChinaJune,2018独创

3、性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得青岛农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：时间：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解青岛农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制

4、手段保存、汇编学位论文。同意青岛农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日青岛农业大学硕士学位论文摘要小麦灌浆期热胁迫转录表达谱分析及MADS-box转录因子的克隆摘要小麦是我国最主要的粮食作物之一，近年来，随着全球气温的普遍升高，特别是在灌浆期的高温，对小麦的产量和品质产生许多不利的影响。因此，我们以耐热品种菏麦13和感热品种临麦2号在灌浆期进行42℃高温热胁迫处理1h为实验材料，对热胁迫籽粒

5、和旗叶及其对照进行转录组测序。运用RNA-seq技术，以期挖掘热胁迫响应基因，为提高小麦品质和产量提供参考。取得的主要结果如下：1.8个比对分析都得到了大约1500万条reads，但是完全比对到参考序列的reads在表达模式上存在差异，两个品种旗叶中大约有1000万条完全匹配的reads，而在菏麦籽粒中大约800万条，在临麦2号中大约有700万条；8个比对方案都得到了大约7万个转录本，两个品种旗叶中得到的转录本比籽粒中多1000-2000个。8种比对方案的差异表达基因：上调基因300-1200个，下调基因

6、400-500个。2.根据表达量距离算法进行聚类分析发现菏麦13和临麦2号在旗叶和籽粒基因表达模式以及在处理差异之间存在明显的不同。对特异表达分析发现，菏麦13旗叶和籽粒受热胁迫特异表达基因较临麦2号热胁迫特异表达基因明显增多，说明菏麦13对热胁迫表现出更多的基因响应；通过Reads在基因组染色体上的分布，我们发现在4A染色体上Reads分布最为广泛，说明在4A染色体上分布更多的热胁迫相关基因，热胁迫基因通过复制或者依赖染色体片段复制在染色体上可以形成“基因簇”，这些“基因簇”可能对调控热胁迫响应具有“累

7、加效应”，使小麦具有更好的耐热性。3.GO分析发现，籽粒热胁迫响应基因主要在光合作用、碳固定和蛋白质寡聚化等功能显著富集；旗叶热胁迫响应基因主要在光合作用、呼吸作用、蛋白质寡聚化、过氧化氢代谢、逆境调控、翻译调控、细胞凋亡等生物学过程显著富集。4.转录组数据中差异表达的基因可能同时参与抗病表达，表现出耐热与抗病共表达，例如麦芽糖凝集素、丝氨酸蛋白酶抑制剂、BnaC03g11030D等。分析了类苯基丙烷合成Pathway可能参与小麦热胁迫响应。5.克隆了一个响应热胁迫的MADS-box转录因子基因TaWM2

8、，进化分析发现其与普通小麦和粗山羊草的MADS-box基因同源性较高。关键词：小麦；高温胁迫；转录组；基因挖掘；MADS-box转录因子1青岛农业大学硕士学位论文AbstractAnalysisofTranscriptionalExpressionProfilingofWheatDuringGrainFillingStageandCloningofMADS-boxTranscriptionFactorAbstractWheat