四川煙區(qū)烤煙基因表達譜差異分析.pdf

1、煙草(Nicotiana tabacum)是一種重要的葉用經濟作物，在國民經濟中占有重要的地位;同時，作為一個重要的模式植物，煙草在植物分子生物學、基因工程、細胞工程、植物組織培養(yǎng)、植物抗性研究等方面得到了廣泛的應用。在煙葉生產中，煙葉的品質及產量不僅受其自身遺傳因素的控制和栽培措施的影響，而且受生態(tài)環(huán)境的制約，生態(tài)因素與煙葉品質密切相關。因此，探討生態(tài)條件對煙草生長發(fā)育的影響，對了解煙葉品質形成的分子機制具有積極意義。
　　本研

2、究以四川烤煙主栽品種云煙87為試驗材料，利用基因芯片技術，對宜賓、廣元、涼山和攀枝花四個具有代表性的四川烤煙生態(tài)區(qū)煙葉進行了基因表達譜研究，包括基因表達量的統(tǒng)計、表達模式聚類分析、GO基因功能分析、Pathway信號通路分析等。本研究主要研究結果如下:
　　1、以煙葉質量較好的米易為參照，在旺長期及打頂期，將興文、劍閣、會理與米易鮮煙葉樣品的基因表達譜進行對比分析。經過統(tǒng)計分析其顯著性差異表達基因的數目，發(fā)現四川烤煙不同生態(tài)區(qū)之間

3、，基因的表達存在廣泛的差異。
　　旺長期:興文、劍閣、會理與米易樣本對比，顯著性差異表達基因分別達到了2395個、2746個與1705個;其中上調表達基因分別為1315個、1463個與804個;下調表達基因分別為1080個、1283個及901個。以上三組對比中，共有的顯著性差異表達基因為565個，其中上調表達321個，下調表達244個。
　　打頂期:興文、劍閣、會理與米易樣本對比，顯著性差異表達基因分別為1633個、2122

4、個及1399個;其中上調表達基因分別為837個、1202個與692個;下調表達基因分別為796個、920個及707個。以上三組對比中，共有的顯著性差異表達基因為359個，其中上調表達192個，下調表達167個。
　　2、不同生態(tài)區(qū)、不同生育期煙葉差異表達基因的GO分析表明，分子功能GO中共有catalytic activity（催化反應）、transporter activity（轉運體）、binding（結合反應）等7個二級分類

5、顯著富集（P值≤0.05）;細胞組成GO中共有extracellular region（細胞外區(qū)域）、cell（細胞）、membrane-enclosed lumen（膜關閉內腔）、envelope（細胞膜）、organelle（細胞器）等9個二級分類顯著富集（P值≤0.05）;在生物過程GO中共有metabolic process（新陳代謝過程）、cellular process（細胞進程）、anatomicalstructure f

6、ormation（解剖結構的形成）、death（死亡）等20個二級分類顯著富集(P值≤0.05）。
　　3、不同生態(tài)區(qū)、不同生育期煙葉差異基因的Pathway通路分析表明，共有Photosynthesis-antenna proteins（光合作用-天線蛋白）、Photosynthesis（光合作用）、Carotenoid biosynthesis（類胡蘿卜素生物合成）、Starch and sucrose metabolism（

7、淀粉和蔗糖代謝）、Flavonoid biosynthesis（類黃酮生物合成）等17條差異基因顯著富集的Pathway（P值≤0.01）。
　　4、對差異表達基因顯著富集的光合作用、類胡蘿卜素代謝、淀粉和蔗糖代謝、信號傳導、植物激素代徑、離子跨膜運輸、形態(tài)解剖結構等7條代謝途徑或功能分類進行了進一步分析，結果表明，在P值≤0.05水平上，光合作用中有LHCB、SBPas等18個基因均差異表達;類胡蘿卜素代謝中有NCED等7個基因

8、差異表達;淀粉和蔗糖代謝中SUS等22個基因差異表達;信號傳導過程及植物激素代謝途徑中涉及到PHYB、 CRY、MPK1、GLR、CKX、RGLG等164個基因均差異表達;離子跨膜運輸中，涉及到氮(AMT)、磷(PHT)、鉀（HAK、KUP）、鈣（CAX、DND、CLC-A）、硫(SULTR)等59個基因差異表達，以及鐵（IRT3）、鋅（ZIP）、氯(CLC-D、CLC-F)、鉬(MOT1)、硼(BOR)等11個基因差異表達，與陽離子轉