基于转录组学挖掘与分析NJ9108水稻种子寿命的关键基因
Mining and analysis of key genes related to rice seed longevity in NJ9108 based on transcriptomics
摘要种子寿命是种子在贮藏期间维持生活力的一段时间,是衡量种子质量的重要指标,其寿命的改变直接影响种子在田间的出苗率、幼苗形态建成以及储藏时间.因此,挖掘种子寿命基因对培育耐储藏和长寿命种子具有重要的价值.本研究通过对不同水稻品系的种子进行人工加速老化处理,发现NJ9108种子是一种耐老化的水稻品系.利用转录组技术,对其未老化和老化后所注释的基因进行mfuzz模糊聚类,可分为6个亚类,共有8,384个基因被老化诱导上调/下调表达;对这些差异表达基因进行GO和KEGG富集分析显示,在生物学过程(biological processes,BP)、细胞组分(cellular components,CC)和分子功能(molecular functions,MF)中的差异显著基因有42个被富集到苯丙烷类生物合成、31个被富集到糖信号以及42个被富集到植物激素信号转导等通路中,它们作为最主要的通路参与NJ9108的耐老化过程.qRT-PCR结果显示,与ZH11相比,NJ9108种子经老化处理后,苯丙烷类生物合成通路中的4-香豆酸辅酶A连接酶5(4CL5)、肉桂醇脱氢酶5(CAD5)以及过氧化物酶体3和86(PRX3和PRX86)等基因显著上调表达;糖信号通路中的β-葡萄糖苷酶18和22(BGLU18和BGLU22)及海藻糖-6-磷酸磷酸酶3(TPP3)基因同样显著上调表达;植物激素信号转导通路中的细胞分裂素响应12(RR12)和响应脱落酸(ABA)诱导的蛋白激酶5(SAPK5)基因老化后显著上调表达,而生长素响应基因12和20(IAA12和IAA20)显著下调表达,以上基因的表达趋势均与转录组数据结果一致,暗示它们可能是调控水稻种子寿命的关键基因,其中BGLU18、BGLU22、OsRR12和TPP3作为最新鉴定的种子寿命基因后续可重点进行研究.本研究结果为解析水稻种子寿命调控网络和培育耐老化的水稻品系提供了一定的理论基础.
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