茎特异表达基因EST测序分析及RNA微阵列验证

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1、浙江大学硕士学位论文茎特异表达基因EST测序分析及RNA微阵列验证姓名：于凤池申请学位级别：硕士专业：蔬菜学指导教师：汪俏梅2003.5.1摘要茎在植物体内水分、无机盐和有机物质的运输中发挥功能，并对水稻的产量和品质具有重大的决定作用。为了对水稻茎中基因表达谱和茎特异基因有一更好地了解，我们以水稻4—5叶期茎为实验材料构建eDNA文库，并对其进行EST测序和生物信息学分析，发现一些高丰度表达基因．为验证这些基因是否为茎特异性基因，选取9个EST克隆为探针，与容量为755个不同水稻表型的RNA微厂阵列杂交。f本研究主要结果如下：f1．从水稻茎cDNA文库中随机挑

2、取4704个克隆进行3’端测序，共获得3652条可读序列，经生物信息学分析，共获得2683条有效ESTs，并对其中2485条3’端具eoly(A)尾的ESTs作进一步分析；另外2630条序列已被GenBank收录。2．本研究利用自主开发的分析软件DNAuser，结合人工精确判断，对2485条具有Poly(舢尾的序列进行了冗余度分析．共获得1903条独立基因，占全部序列的76．6％。其中低丰度表达基因1591条，占独立基因总数的83+6％：中丰度表达基因282条，占独立基因总数的14．8％；高丰度表达基因30条，占独立基因总数1．6％，其中最高的包含21个EST

3、s。说明在水稻茎组织中表达的基因绝大部分呈中、低丰度表达。3．1903条独立基因与GenBank水稻数据库进行BLASTn比对．首次建立了水稻茎组织特异表达基因数据库。通过对数据的分析发现，新基因1066条，占56．0％；功能已知基因353条，占18．5％；有染色体定位信息的基因593条，占31．2％；既有功能注释又有染色体定位的基因109条，占5．7％。说明水稻茎组织中大部分基因为新基因，意味着大量基因可能在水稻茎组织中特异表达。4．结合拟南芥基因功能分类方法，将353条有功能注释基因划分为11大类：蛋白合成和降解基因(PRO，21．6呦、代谢基因(MET,

4、17．3％)、能量基因(ENCx13．5％)、逆境反应基因(RES、12．9％)、信号转导基因(COM，8_3％)、功能分类不明确基因(MIS．7．6％)、转录基因(SCR,7．60／0)、细胞结构相关基因(BIo、5．50／0)、细胞生长、分裂和DNA合成基因(GRO，1．30／0)、细胞内运输基因(TRA、4．3％)和发育基因(DEV、0．I％)。5．在高丰度表达且有功能描述的基因中，发现叶绿体a／b结合蛋白(1ightharvestingchlomphyUa／b．bindingprotein)基因表达丰度最高，表达频率为2l，其次为伸长因子(EF．1al

5、pha)和脱落酸和逆境诱导蛋白(abscisicacidandstress=inducibleprotein)，表达频率均为14。另外有窝脯氨酸缴白(prolinerichprotein，PRP)、擞餐蛋巍(alpha．tubulin)、鼹裳转逡蛋自(1ipidtransferprotein；LTP)、高度移韵髋群镲疆自(highmobilitygroupprotein-HMG)露苯丙氮酸解氮酶(phenylalanineammonia+lyase，PAL)簿20个基阈。6．RNA徽霹列杂交髓莱袭鲳，齑液移动憔群体鬻彝、伸长戳予和邋氧亿氢酶存庭基调控表这；藤度

6、移动经群体骚自在番裘黧窜表达交能浚凌不大，蹩糟家鏊溺；骀类转运鞭自藕富精氨浆餐壹熬萋菇袭遮谱吴缀大静籀骰往；对绿素a／b结裔蛋白在叶中高率度表达且受光诱导，题均光合作用相关基因。各纂因奁零爨蚕嚣帮德(缀、莲、唏)基嚣表达蕊凝努耱表臻，徽篱蛋自在茎黧壤中郡蒸霄较蔫豹农达事凌，落鞠缀豹终壤纯茅羹蕊熬本凌能戆溺一熏纯过稷；脱落酸辍逆壤谤簿爱自柽茎孛麓事度表达，努予建环境鞘予所诱学，在蓥孛不拣缀成型稳窝寝达，不能认为是茎中特异性綦因：富脯氰酸蛋白在茎中具誊较舞瓣表达事魔；峙绿素a愚缝合簧囊在蒸申赢丰度表达，量其有一定戆巍繁臻疆象，说臻茎巍是竞舍侉两蘸主黉器鬻，置茎中霹

7、麓有萁将弄翁时绿紊舶结合蛋白。』．．P～一求嗲絮捌哟鼍一阵母AbstractRicestemfunctionsinthetransportationofwater,mineralsandorganiccompounds，andisessentialfortheyieldandqualityofrice．WeconstructedeDNAlibraryforricestemsatthestageof4-5leaves，andconductedESTsequencingandbioinformaticalanalysisforbettcrunderstanding

8、ofgeneexpressionpat