棉花纖維發(fā)育伸長(zhǎng)期和次生壁加厚期數(shù)字表達(dá)譜分析.pdf

1、棉花是重要經(jīng)濟(jì)作物，它不僅提供了世界上絕大部分天然纖維，而且是重要的食用油及蛋白質(zhì)來源。棉纖維不僅具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，也是理想的研究細(xì)胞伸長(zhǎng)和纖維素合成途徑的模式細(xì)胞。近年來通過大量的表達(dá)序列標(biāo)簽(EST)測(cè)序和基因芯片表達(dá)分析，已經(jīng)成功分離大量與纖維發(fā)育相關(guān)基因，并已進(jìn)行初步的功能驗(yàn)證。但是這些研究主要集中在纖維的起始和伸長(zhǎng)發(fā)育階段，而對(duì)于纖維的次生壁加厚期，以及纖維伸長(zhǎng)期和次生壁加厚期代謝過程的差異研究較少。
　　 從經(jīng)多年

2、自交創(chuàng)制的196個(gè)重組自交系(sGK9708×0-153F6:8)中挑選2個(gè)纖維強(qiáng)度差異較大的系（69307和69362），利用不同時(shí)期的發(fā)育棉鈴(10DPA、15DPA、20DPA、23DPA、25DPA)提取棉纖維RNA，建立了9個(gè)不同纖維發(fā)育時(shí)期標(biāo)簽文庫，采用最新的測(cè)序技術(shù)Solexa，對(duì)建立的標(biāo)簽文庫進(jìn)行表達(dá)譜測(cè)序。每個(gè)文庫進(jìn)行單獨(dú)測(cè)序，平均每個(gè)文庫得到約312萬個(gè)序列標(biāo)簽，進(jìn)一步對(duì)序列標(biāo)簽用Unigene進(jìn)行基因注釋。通過對(duì)序

3、列標(biāo)簽進(jìn)行相互比較發(fā)現(xiàn)，在棉纖維發(fā)育伸長(zhǎng)期和次生壁加厚期中表達(dá)的基因不僅在數(shù)目上有差異，而且在種類上也有差異，每個(gè)纖維發(fā)育階段有大量特異表達(dá)基因。通過統(tǒng)計(jì)分析，篩選出一些在纖維伸長(zhǎng)期具有較高表達(dá)量的基因，包括脂類轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、金屬硫蛋白、水通道蛋白PIP-2和長(zhǎng)鏈脂肪酸延伸酶，暗示這些基因可能與纖維伸長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)。篩選出纖維次生壁發(fā)育期具有較高表達(dá)量的基因，包括阿拉伯半乳聚糖、纖維素合成酶、微管蛋白、1,4-β-葡聚糖酶和果糖醛縮酶等，暗示著

4、這些基因可能與纖維次生壁發(fā)育有關(guān)。同時(shí)我們挑取7個(gè)在纖維伸長(zhǎng)期和次生壁加厚期存在明顯表達(dá)差異的基因，采用熒光定量PCR的方法對(duì)這7個(gè)差異表達(dá)的基因進(jìn)行分析，來檢驗(yàn)測(cè)序數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
　　 通過對(duì)測(cè)序數(shù)據(jù)的分析，主要得到以下結(jié)論：(1)在纖維發(fā)育過程中，占基因種類6％的基因，表達(dá)量占總表達(dá)量的70％，而62％的基因種類表達(dá)量?jī)H僅占總表達(dá)量的8％。這意味著某些具有高表達(dá)量的基因可能在纖維發(fā)育過程中起著重要的作用。(2)通過熒光定量P

5、CR檢測(cè)在纖維伸長(zhǎng)期和次生壁加厚期差異表達(dá)的基因（包括β-5微管蛋白、β-7微管蛋白、金屬硫蛋白、蔗糖合成酶、纖維素合成酶1、纖維素合成酶2以及水通道蛋白），并與測(cè)序結(jié)果比較，結(jié)果表明雖然在某些纖維發(fā)育時(shí)期，熒光定量PCR結(jié)果和測(cè)序結(jié)果有小的差異，但是差異基因表達(dá)整體趨勢(shì)兩者基本一致，測(cè)序結(jié)果比較準(zhǔn)確。(3)通過對(duì)在纖維伸長(zhǎng)期和次生壁加厚期差異表達(dá)基因進(jìn)行通道顯著性富集分析，表明糖類代謝過程（包括淀粉和蔗糖代謝、半乳糖代謝、糖酵解以及其