低能离子束辐照诱导的水稻差异表达基因的调控网络研究-论文.pdf

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1、第46卷第3期郑州大学学报(理学版)Vo1．46No．32014年9月J．ZhengzhouUniv．(Nat．Sci．Ed．)Sep．2014低能离子束辐照诱导的水稻差异表达基因的调控网络研究于相丽，押辉远(洛阳师范学院生命科学系河南洛阳471022)摘要：用基因芯片检测鉴定离子束辐照下水稻中的差异表达基因(DEGs)．结果共检测到26个上调和6个下调的差异表达基因．共表达网络分析(RiceNET)表明，这些基因都存在着直接或间接的互作网络，暗示水稻存在着以前没有充分认识的基因网络．为进一步研究植物应答离子柬辐照候选基因提供了基

2、础．关键词：低能离子辐照；生物学效应；芯片；基因网络；水稻中图分类号：Q756文献标志码：A文章编号：1671—6841(2014)03—0080—05D0I：10．3969／j．issn／1671—6841．2014．03．0180引言低能离子束辐照能直接或间接导致植物产生严重的细胞损伤和胁迫J．很可能在细胞内存在低能离子辐照相应的反应元件．研究者对植物中非生物胁迫的信号传导和相关的基因与代谢反应途径研究甚多．但对低能离子束辐照应答的关键基因和互作网络的研究甚少，只有极少数此类基因经过确认鉴定，主要是因为是没有灵敏、准确的高通量

3、检查大量基因表达量的手段．近年来，高通量检测技术——基因芯片技术已成熟完备，成为筛选响应非生物胁迫关键功能基因．水稻(Oryzasativa)是最重要的粮食作物，也是遗传学研究的模式生物．作为研究最多的禾谷类之一，人们对水稻认知相当多，积累了大量的基因组、转录组的数据．以前大量的研究中，许多研究小组已在水稻中检测到各种各样的生物和非生物胁迫应答基因，因此，本文选用水稻种子作为本研究的实验材料．RiceNET是一种根据概率分析基因网络互作的平台，运用贝叶斯定理修正整合，将水稻的41203个来源不同的非相关基因表达数据一起运行并根据相

4、应数据进行加权而创建的．RiceNET间彼此相互作用依据对数似然率来衡量两个基因间相互作用概率所代表的真正功能联系．本研究中，用3个不同注量的离子束对水稻进行3次独立的辐照实验，在芯片检测数据中发现共有的DEGs，并得到了这些基因的交互网络．结果表明由低能离子辐照诱导的生物学效应存在基因网络互作的分子机制，使得低能离子辐照响应调节基因的鉴定成为可能．1材料和方法1．1稻种和培养用于低能离子辐照的为水稻栽培种新稻18(OryzasativaL．ssp．japonica)干种子．辐照后，所有种子均在含0．8％琼脂的无菌培养基，28℃人

5、工气候箱黑暗条件下进行培养．96h后，收集水稻全株幼苗进行RNA提取．1．2N离子束辐照水稻种子水稻干种子(含水量0．67％)放在靶盘中，胚朝上．在离子注入机(UIL．0．512，TNV，俄罗斯强电研究收稿日期：2014—02—21基金项目：河南省科技攻关项目，编号102102310345；河南省青年基金资助项目，编号2010g~s-168．作者简介：于相丽(1975一)，女，讲师，硕士，主要从事植物生物技术研究，E—mail：shuyu97@sina．com；通讯作者：押辉远(1977一)，男，教授，博士，主要从事分子遗传学研究

6、，E—mail：25460678@qq．com．第3期于相丽，等：低能离子束辐照诱导的水稻差异表达基因的调控网络研究81所)的靶室中进行N束(荷能40keV)注入，辐照剂量：2×10”N／cm，6×10”N／cm，8×10"N／cm．分3次注入，每个注量重复3次，一次重复使用种子200粒．1．3RNA提取离子注入样品和对照样品从各自的重复里随机选取30株生长均一的水稻幼苗，平均分成3份，分3次提取全株的总RNA，用RNA提取试剂盒提取(天根生物工程公司)分离，RNA纯化试剂盒纯化(Qiagen，RNeasyPlantKit)．RN

7、A的含量和纯度用分光光度计进行检测(NanodropND1000)．1．4Agilent芯片杂交、数据分析、差异表达基因筛选对4个样品组(1个对照组+3个离子辐照组)的样品进行芯片杂交，每个样品组设3个重复，Agilent水稻全基因组芯片杂交和原始数据分析由上海伯豪生物技术有限公司完成．与对照样品相比，如果符合以下标准，则认为转录与上调或下调相关：(1)P<0．05；(2)差异表达倍数>2．1．5生物信息学分析芯片代表的转录意义根据下列数据库描述：Agilentprobename(http：／／www．ebi．ac．uk／micr

8、oarrayas／aer／lob?Name=adss&id=2375208716)，SASwebserver，andtheRAPdatabase(http：／／rapdb．dna．affrc．g0．jp／)．1．6关键差异表达基因(DEGs)的筛选