盐胁迫下鸡爪槭表达谱解析及耐盐关键基因挖掘

A great many cities off the coast of China prone to salinization-alkalization, the resources of greening and landscaping were quite poor. With the increase of environmental stress, environmental improvement was gradually noticed. So the salt-tolerant key gene need to be identified. Acer pal matum is a famous color-leaf ornamental plant in the world, but there is no salt-tolerant varieties of Acer palmatum used in saline land in large scale applications. Discovery of Salt-tolerance JB-10-15 supply excellent material for studying mechanism of salt stress in Acer palmatum. Using the Salt-tolerance JB-10-15 and the wild type of Acer palmatum as material, expression profile differences were compared through high-throughput sequencing and bioinformatics, and expressed genes in metabolic pathways were analyzed, eventually the key genes of salt tolerance in Acer palmatum were filtered out. And expression of the important gene will be studied by real-time quantitative PCR. The key genes which control the salt-tolerant will be cloned by using homologous cloning and RACE; and the gene function will be verified by being transformed into model plant. This work can help us master the molecular mechanism of salt- tolerant in Acer palmatum and promote the breeding process by genetic engineering in Aceraceae plants.

我国沿海许多城市具有不同程度的盐碱化，具有城市美化功能的耐盐碱树种相当贫乏，因此迫切需要选育耐盐观赏树种和发掘耐盐关键基因。鸡爪槭是世界著名的彩叶观赏树种，但目前还没有可以在盐碱地大面积推广应用的品种。耐盐鸡爪槭材料JB-10-15 的发现，为鸡爪槭耐盐机理研究提供了良好试材。本课题以鸡爪槭耐盐资源JB-10-15 及普通鸡爪槭为主要研究对象，通过高通量测序，运用生物信息学方法对测序数据进行分析，比较鸡爪槭耐盐突变体及野生型的表达谱差异，分析差异表达基因代谢途径，最终筛选出鸡爪槭耐盐的关键基因，并利用实时定量PCR对相关基因进行表达验证。利用同源克隆及RACE 等手段克隆鸡爪槭耐盐的关键基因，通过转化拟南芥等模式植物验证关键基因功能，探索控制其耐盐分子机理，为耐盐新品种选育奠定基础，从而推进槭树科耐盐基因工程育种进程，有利于盐碱地的治理、开发与利用，对于沿海滩涂地区的可持续发展有重大意义。

目前，我国土壤盐碱化越来越严重，而用于城市绿化的耐盐碱树种非常匮乏，因此挖掘耐盐关键基因和选育耐盐观赏树种迫在眉睫。鸡爪槭是世界著名的彩叶观赏树种，但目前还没有在盐碱地大面积推广应用的品种。本课题以耐盐鸡爪槭及普通鸡爪槭为研究对象，通过高通量测序，运用生物信息学方法对测序数据进行分析，比较鸡爪槭耐盐突变体及野生型的表达谱差异，分析差异表达基因代谢途径，最终筛选出鸡爪槭耐盐的关键基因，并利用实时定量 PCR 对相关基因进行表达验证。探索控制其耐盐分子机理，为耐盐新品种选育奠定基础，从而推进槭树科耐盐基因工程育种进程，有利于盐碱地的治理、开发与利用，对于沿海滩涂地区的可持续发展有重大意义。. 本研究对耐盐和普通鸡爪槭叶器官的6个样品进行转录组测序，并对测序结果进行了生物信息学分析。通过研究得到以下主要结论： .（1）样品经过提取RNA、制备cDNA文库、Solexa测序、过滤不合格序列和组装等步骤后，最终获得181，769条Unigene，总长度102.66Mb，平均长度为564.78bp，N50长度738bp。 .（2）获得的Unigene与NR、Swiss-Prot、KEGG 、COG、GO五个库进行比对，共有18,017条Unigene比对到以上数据库。Go显著性富集分析得到58个不同功能分类，其中生物过程分为 26个亚类，细胞组分 16个亚类，分子功能 16 个亚类。将测序获得的Unigene 比对到 KEGG 数据库中，比对结果显示有25849个Unigene 成功获得注释，共涉及247个 KEGG 标准代谢通路。其中涉及蛋白代谢途径的基因数量最多，为1001个；其次与核糖体和RNA转运相关的基因，分别为993和980个。.（3）通过SSR分析，共获得14096个SSR标记，分布SSR类型较多的是单碱基型、双碱基型和三碱基型。通过SNP分析，共发现了500000个SNPs序列。.（4）通过对耐盐鸡爪槭和普通鸡爪槭进行差异表达分析，得到差异表达基因181,769条，通过进一步筛选得到303条差异基因，其中上调基因125条，下调基因178条。对差异表达基因进行功能分析，发现3个下调基因（2个myb蛋白基因、1个LEA蛋白基因）、1个上调基因（甲基转移酶相关基因）在鸡爪槭响应盐胁迫时发挥重要作用。