基于高通量測序的木麻黃轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、木麻黃人工林作為我國東南沿海防護(hù)林的重要組成部分，在抵御自然災(zāi)害、防風(fēng)固沙、保持水土、美化環(huán)境等方面做出了巨大貢獻(xiàn)，為沿海地區(qū)筑起了一道綠色生態(tài)屏障，產(chǎn)生了巨大的生態(tài)和社會效益，保障了區(qū)域社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。由于具有抗干旱、耐鹽堿、耐貧瘠等優(yōu)良的生物學(xué)特性，使之成為海岸帶困難立地條件的先鋒樹種，尤其是在前沿風(fēng)口地帶尚無其它樹種可以替代。
　　木麻黃生態(tài)學(xué)、遺傳育種學(xué)和育林學(xué)諸方面的研究進(jìn)展較快。然而，與木麻黃重要的經(jīng)濟價值、社會

2、價值和科學(xué)研究價值相比，木麻黃的生物學(xué)基礎(chǔ)研究相對滯后，制約著木麻黃新品種的培育、關(guān)鍵基因資源的挖掘和次生代謝機理等研究，所以迅速提升木麻黃的研究水平顯得迫在眉睫。隨著新一代高通量測序技術(shù)的日臻完善和成熟，以及分子生物學(xué)和生物信息學(xué)的不斷交叉和深入發(fā)展，RNA測序(RNA-seq)已逐漸取代了傳統(tǒng)的測序方法，成為當(dāng)今基因表達(dá)和轉(zhuǎn)錄組分析的主流測序手段，極大地加快了轉(zhuǎn)錄組研究進(jìn)程。
　　本研究以野外采集的短枝木麻黃變種 incana

3、(Casuarina equisetifolia ssp. incana)和細(xì)枝木麻黃（Casuarina cunninghamiana）根、枝、葉三部分組織器官為實驗材料，采用第二代測序方法中的Solexa測序技術(shù)對木麻黃的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行測序，對測序結(jié)果進(jìn)行了系統(tǒng)的生物信息學(xué)分析，為今后木麻黃在基因組學(xué)和分子生物學(xué)研究領(lǐng)域的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。通過研究得到以下主要結(jié)論：
　?。?）樣品經(jīng)過提取RNA、制備cDNA文庫、Solexa

4、測序、過濾不合格序列和組裝等步驟后，最終獲得50,315條木麻黃ALL-Unigene，總長度34,338,217 nt，平均長度為682 nt，N50長度1,011 nt。
　?。?）獲得的ALL-Unigene與NR、 NT、Swiss-Prot、KEGG、COG、GO六個庫進(jìn)行比對后，分別有36,118、30,742、22,870、19,896、12,302、28,024條比對到以上數(shù)據(jù)庫。通過與COG數(shù)據(jù)庫的比對，將其分為

5、25個不同功能注釋，其中涉及一般功能預(yù)測，轉(zhuǎn)錄，碳水化合物轉(zhuǎn)運和代謝，翻譯、核糖體結(jié)構(gòu)和生物合成，復(fù)制、重組和修復(fù)等功能基因分布較多。
　?。?）對ALL-Unigene進(jìn)行GO和Pathway富集分析，得到55個不同功能分類和128個代謝通路。并進(jìn)一步進(jìn)行 CDS預(yù)測，共獲得38,039個 CDS，通過Blastx比對到公共數(shù)據(jù)庫獲得了35,791個CDS，用ESTScan軟件預(yù)測獲得2,248個CDS。
　?。?）通過對

6、短枝木麻黃和細(xì)枝木麻黃進(jìn)行差異表達(dá)分析，得到差異表達(dá)基因25,397條，其中上調(diào)基因11,867條，占差異表達(dá)基因的46.7％；下調(diào)基因13,530條，占53.3%。對差異表達(dá)基因進(jìn)行GO和Pathway富集分析，得到52個GO功能分類，127個代謝通路。
　?。?）通過SSR分析，共獲得5,771個SSR標(biāo)記，分布SSR類型較多的是單堿基型、雙堿基型和三堿基型共占總標(biāo)記的92.2%，剩余四堿基型、五堿基型和六堿基型只占7.8%。