坛紫菜应答高温胁迫分子机制的转录组学分析及相关候选基因克隆

坛紫菜应答高温胁迫分子机制的研究是解决坛紫菜栽培中频繁发生的"高温烂菜"问题的基础。本研究拟以本课题组选育的坛紫菜耐高温纯系为材料，通过转录组测序技术从高温胁迫条件下mRNA和microRNA(miRNA)两个方面的差异表达着手，构建坛紫菜应答高温胁迫相关基因和miRNA的数字化差异表达谱，筛选与坛紫菜应答高温胁迫相关的特异候选基因和miRNA，并进行基因的全长克隆及结构功能解析，miRNA靶基因的预测、验证和互作分析，以及摸清它们在胁迫不同时间水平下的动态表达规律。以期在全基因组范围内了解坛紫菜在转录和转录后水平应答高温胁迫的分子机制，进而初步揭示其耐高温机理，获得一批对坛紫菜耐高温性状表达有重要功能或调控作用、并有重要应用前景的新基因和miRNA，为全面认识坛紫菜抗逆性的分子机理奠定基础，并为今后应用基因工程技术进行海藻抗逆育种提供理论指导和有自主知识产权的重要功能基因和miRNA。

坛紫菜是我国南方沿海重要的水产养殖种类，创造了显著的经济效益，但近年来，随着全球气候变暖，坛紫菜“高温烂菜”问题频繁发生，严重影响了坛紫菜栽培业的经济效益和健康发展。系统研究以坛紫菜耐高温为主的抗逆机理，发掘抗逆相关基因，以指导耐高温品种的选育，是解决当前坛紫菜栽培中频繁发生的“高温烂菜”问题的基础，也是保证坛紫菜栽培业可持续健康发展的前提。本研究成功构建了坛紫菜应答高温胁迫的差异表达基因和miRNA的数字化表达谱；筛选并克隆31个具有自主知识产权的对坛紫菜耐高温性状表达有重要功能或调控作用、并有重要应用前景的新基因，并完成了对其功能和结构的初步解析；同时筛选出了一批与坛紫菜耐高温性状表达密切相关的miRNA，完成了对其靶基因的预测与功能分析；根据这些研究结果在转录和转录后水平初步揭示了坛紫菜应答高温胁迫的分子机理，认为坛紫菜应答高温胁迫的过程主要涉及活性氧的清除、受损核酸和蛋白的修复和降解、结构分子相关的基因表达水平变化以及能量代谢的变化等。这些研究结果将为全面认识坛紫菜抗逆性的分子机理奠定基础，并为今后应用基因工程技术进行海藻抗逆育种提供理论指导和有自主知识产权的重要功能基因和miRNA。