摘要: 植物激素赤霉素调控种子萌发、株型建成、花器官发育等众多生物学过程。第一次“绿色革命”选育的半矮秆品种，其矮生性状归应于赤霉素合成与信号通路的改变。因此，围绕植物激素赤霉素开展相关研究，具有重要的理论与应用意义。赤霉素响应的编码RNA和长... 展开 植物激素赤霉素调控种子萌发、株型建成、花器官发育等众多生物学过程。第一次“绿色革命”选育的半矮秆品种，其矮生性状归应于赤霉素合成与信号通路的改变。因此，围绕植物激素赤霉素开展相关研究，具有重要的理论与应用意义。赤霉素响应的编码RNA和长链非编码RNA的研究已经在甜瓜、葡萄、杨树等植物中开展，但对于玉米等重要禾谷类作物赤霉素编码RNA和长链非编码RNA的研究报道较少。基于此，本文开展了玉米赤霉素响应的编码RNA和长链非编码RNA研究。 本研究以核背景为Mo17的高世代回交群体(BC5)中的株高正常植株(记为野生型WT)和矮秆植株（记为D11）为实验材料。用水（作为对照）、不同浓度赤霉素GA3溶液(10-4 M、10-5 M、10-6 M)处理WT、D11。结果表明，与水处理相比，不同浓度赤霉素处理的WT、D11的第2叶鞘长均显著增加。根据赤霉素处理的结果，本研究取样水处理、10-4 M GA3处理的WT、D11的第2叶鞘，构建链特异性去核糖体文库，进行高通量测序，发掘玉米赤霉素响应的编码RNA和长链非编码RNA，并开展相关功能研究工作。 1、赤霉素响应的编码RNA:与水处理相比，赤霉素处理的WT中有390个基因差异表达，其中271个上调、119个下调。差异表达的基因与囊泡转运、次生代谢产物生物合成等相关。与水处理相比，赤霉素处理的D11中有6995个基因差异表达，其中2686上调、4309个下调。差异表达的基因与质体、次生代谢产物生物合成等相关。在差异表达的基因中，存在11个赤霉素通路相关的基因，包括1个编码CPS酶的基因、2个编码KS酶的基因、1个编码KO酶的基因、4个编码GA2ox酶的基因、1个编码赤霉素受体GID1的基因、2个编码赤霉素信号负向调节因子DELLA的基因。WT、D11共同检测到的差异表达基因有213个，其中一致上调的有38个，一致下调的有56个。共表达分析表明，213个差异表达的基因构成了复杂的调控网络。 2、赤霉素响应的长链非编码RNA: WT水处理、WT赤霉素处理、D11水处理、D11赤霉素处理中分别发掘到10247、9948、10444、8359个lncRNA。其中，超过88％的lncRNA属于基因间lncRNA，约9％的lncRNA是由反义链转录产生，剩下的lncRNA为正义链转录产生。与水处理相比，赤霉素处理的WT中有21个lncRNA差异表达，其中11个上调、10个下调。差异表达lncRNA的顺式靶基因有14个。与水处理相比，赤霉素处理的D11中有428个lncRNA差异表达，其中172个上调、256个下调。差异表达lncRNA的反式靶基因有13个、顺式靶基因有206个（111个位于lncRNA上游、95个位于lncRNA下游）。其中一个靶基因编码赤霉素代谢的酶GA2ox6，该靶基因对应的lncRNA为TCONS_00031061，LncRNA TCONS_00031061和靶基因GA2ox6均位于玉米第6染色体，相距208bp。WT、D11共同检测到的差异表达lncRNA有4个，分别为TCONS_00107636、TCONS_00025659、TCONS_00044580、TCONS_00064738。其中，长度为2809 bpTCONS_00025659的序列与B73参考基因组序列完全一致，未发现任何序列变异。通过RT-PCR结合序列测定，对TCONS_00025659的可靠性进行了验证。在TCONS_00025659上游1.5 kb处，存在3个赤霉素响应原件。TCONS_000256599在玉米根、叶片、叶鞘、籽粒中均表达。根据TCONS_000256599序列设计特异性DNA探针，进行原位杂交。在根尖细胞中，可以检测到绿色荧光信号。进行DAPI细胞核染色实验，亦为后续TCONS_00025659定位提供参考。TCONS_00025659序列与玉米Gypsy/DIRS1类逆转座子序列具有较高相似性，lncRNA TCONS_00025659可能来源于玉米逆转座子。 本研究所得结果不仅有助于丰富对赤霉素调控网络的认识，也可以为后续的研究工作提供可能的赤霉素响应编码RNA和长链非编码RNA靶点。 收起