摘要: RNA在多种生物学功能中起着重要作用。近年来高通量RNA测序技术(RNA-Seq，RNA sequencing)的运用，大大促进了RNA功能组学的研究。作为一种高效快速的转录组研究手段，RNA-Seq技术已被广泛用于揭示植物生长发育、环境应激等重要生物学过程。在本文中，... 展开 RNA在多种生物学功能中起着重要作用。近年来高通量RNA测序技术(RNA-Seq，RNA sequencing)的运用，大大促进了RNA功能组学的研究。作为一种高效快速的转录组研究手段，RNA-Seq技术已被广泛用于揭示植物生长发育、环境应激等重要生物学过程。在本文中，我们应用RNA-Seq技术对玉米早期胚转录组和糜子转录组进行了综合分析，寻找玉米早期胚发育中印记基因以及糜子抗旱的分子机制。 在第一个课题中，我们利用RNA-Seq数据进行玉米胚印记基因鉴定和胚发育早期基因表达谱研究。基因印记(imprinting)是一种广泛存在的表观遗传现象，表现为等位基因间存在有明显受基因亲本来源影响的表达差异。在玉米中，已经报道的基因印记主要发生于胚乳中，目前对于基因印记是否发生在胚中仍然存在争议。在这里，我们采用人工分离和激光显微切割的取样方法，利用高通量RNA-Seq技术，对发育早期（授粉后3、5、7、9、11和13天）的玉米自交系B73和Mo17正反交胚样品进行了转录组分析。通过基因共表达谱的分析，我们发现在玉米早期胚发育过程中存有时序线性基因激活的现象。除此之外，我们还鉴定了胚中的印记基因。在人工取样胚样品中，鉴定出了64个印记基因（亲本偏离比例9∶1）(57个母本印记和7个父本印记基因)。在激光显微切割取样样品中，共鉴定出了41个印记基因(37个母本印记和4个父本印记基因)。综上，我们在玉米胚中总共鉴定出了91个严格印记的印记基因，并且其中36个印记基因在之前的胚和胚乳的研究中从未被鉴定出来。我们的研究结果表明，在玉米发育的胚中，有更多的基因会发生印记，并且部分印记基因可能参与到胚早期发育过程。 在第二个课题中，我们探索研究了非模式植物糜子(Panicum miliaceum L.)在不同发育阶段、不同组织中以及不同干旱条件下的基因表达谱。糜子是一种四倍体(2n=4x=36)夏季一年生植物。作为谷物的一种，糜子是最早被驯化的农作物之一。糜子的生长周期短（60-90天），拥有高效的C4碳固定效率和较高的耐干旱、耐高温和耐盐特性。目前，在一些半干旱地区，糜子仍作为当地重要的食物来源。在此次研究中，我们从不同发育阶段主要植物组织（包括成熟的种子，发芽的种子，1周时植物幼苗，3周时植物叶片和嫩芽，8周时植物叶片、叶鞘、茎、花序），以及不同的时期干旱处理和复水处理下（包括干旱处理下3、7、14、20天，以及随后植物复水3天）共计14种样品中，分离RNA，建立了42个cDNA文库（每个样品拥有3个生物重复）并用于测序。我们进行了糜子转录组从头组装，并对其进行了功能注释、表达量定量、差异表达分析，从中鉴定得到6342个组织特异表达的基因和16837个干旱响应基因。通过对糜子不同发育时期不同组织以及干旱胁迫和复水处理下的转录组的深入分析，为后续的无参考基因组物种研究、糜子基因组研究、糜子育种基因组资源开发、糜子农艺性状改良以及提高农作物用水效率提供了有效参考。 收起