水稻和玉米葉肉細胞以及維管束鞘細胞轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、C4植物的光合作用效率高于C3途徑的植物接近50％。為了將C4途徑引入C3植物中，需要對調(diào)控光合作用的關鍵基因的分子作用機理進行研究，特別是了解這些基因葉肉細胞(Mc)和維管束鞘細胞(BSc)中差異表達。因此，在本實驗中的研究目的是:(1)從水稻和玉米中獲得均一Mc和BSc，以便通過利用LCM技術進行細胞特定RNA測序;(2)分析水稻作為C3植物的特定Mc和BSc基因的差異表達;(3)分析玉米作為C4植物的特定Mc和BSc基因的差異表達

2、。
　　水稻中已經(jīng)鑒定了包括Mc和BSc總共35956個基因，其中BSc特有2068個，Mc特有5842個。參與光合作用的基因有:在Mc中特異性表達的OsSET13與OsSET26（RubiscoLS甲基轉(zhuǎn)移酶底物結(jié)合域）、CAB2R/OsLhcb1.2與RCABP89/OsLhcb2（葉綠素A-B結(jié)合蛋白）、PsaH與PsbX（光系統(tǒng)組分）、未知功能CHP01589、K09122、OsPM8ATP基因，但在BSc中這些基因也往往

3、存在微量表達，表明光合作用活性也會在維管束鞘細胞中存在。另外，部分水稻BSc特異基因還參與底物運輸和代謝途徑，這些基因包括:GST與OsATL5（底物運輸載體）、AGPS與UBC2（生物合成活性）以及未知功能的基因。生物學功能分析顯示在這兩種細胞中差異表達的基因大部分屬于細胞組分和物質(zhì)合成途徑。
　　玉米的BSc與Mc的轉(zhuǎn)錄組分析表明在這兩種細胞間有4344個差異表達的基因。其中，1038個參與BSc中高表達，3302個在BSc中

4、低表達。涉及光合作用關鍵基因的轉(zhuǎn)錄至少差異為2倍。Mc中特異性高表達基因包括:C4光合碳代謝的關鍵基因有CA6、PEP4、MDH6，丙糖還原途徑的PGK和TIMs，光系統(tǒng)組分的ZmLhcb3和FDX6。編碼卡爾文循環(huán)酶(RBCS1、RLSB)，Tie-dyed2（參與葉脈發(fā)育參與轉(zhuǎn)錄因子），轉(zhuǎn)運蛋白和非生物脅迫反應和蛋白質(zhì)降解的基因(YAB11、ZmNAC89、UMC1236、ZmUBC-02)在BSc中高表達。這些結(jié)果顯示了在玉米的B