论文部分内容阅读
对于水稻来说镉（Cadmium,Cd）是影响最大的重金属污染要素之一,在世界范围内水稻（Oryza sativa）是重要的粮食作物。Cd对于水稻的产量和生长有着严重的影响,并且对人类的身体造成危害。一类新型的调控基因表达的小分子RNA,microRNA（miRNA）,它对植物多种逆境胁迫响应的调节以及生长发育发挥着重要作用。对于mi RNA在重金属Cd胁迫应答过程中的功能的研究,将有助于增强对基因表达调控机制和植物重金属耐性分子机理的理解,也可为作物的抗逆性提供新思路。本研究将水稻早熟品种中嘉早17在光照培养箱中进行Hongland溶液培养至一叶龄期幼苗后,进行不同浓度Cd处理（0μΜ和100μΜ）,以0μΜCd处理为对照,每个处理三个生物学重复。Cd胁迫12天后,各处理收取幼苗地上部分提取总的RNA,利用mi RNA微阵列芯片技术进行转录组学研究,对Valid小RNA长度分布,mi RNA长度分布,miRNA 1%差异水平表达统计和差异基因聚类分析。试验结果如下:（1）与对照对比,100μΜCd处理材料干物质重、和株高叶绿素含量均显著下降,而Cd积累量为3.89 mg/kg,显著高于对照（0.015 mg/kg）。（2）用Rfam数据库注释测序得到的小RNA序列,检测到对照与处理的小RNA序列种类及其所占比例相似。rRNA所占比例最大,然后依次是tRNA、Rfam RNA、snoRNA和snRNA。（3）得到的小RNA序列用Repbase数据库对比对照组和处理组的unique数据发现,读数相差最大的是Gypsy,Copia的变化不大。（4）Valid小RNA长度分布结果显示Valid数据的总数中,对照组和处理组的小RNA长度在18nt、19 nt、20 nt、21 nt、24 nt分布的基本相同,均在20%左右,而22 nt,23 nt,25 nt则降低至10%以下。（5）mi RNA异构体的群体主要表达形式为:分组后的gp1、2、3与miRase数据库中已报道的miRNA前体序列有关,而gp4与miRase数据库中已报道的miRNA前体序列没有关系。（6）不同长度miRNA的Unique序列个数及比列分布为:大部分miRNA集中分布于20-24nt范围内,占总数的95.52%,占总数最多的是长度为21nt,达43.28%,这与miRNA的定义相符。（7）处理组对比对照组间的差异基因在显著范围内上调基因个数有47个,占75.23%,下调基因个数有16个,占总基因数的23.78%;（8）mi RNA的检出率统计结果显示,对照组共同检出了282个mi RNA,处理组共同检出了582个miRNA;处理组中有79个mi RNA与对照组一致。（9）MicroRNA分析得到了处理组有79个miRNA与对照组存在差异,其中13个miRNA在Cd胁迫下表达发生极显著变化:miR171a,miR171b表达下调,其他11个miRNA表达上调,包括:miR2122,miR156家族（zma-miR156d-3p1ss22CT和osa-mi R156f-3p）、miR408家族（mdm-miR408aL-1R+3、osa-miR408-5pL+1R-1）、mi R528、MIR397b,MIR167j、MIR1856,miR398a和miR5808。综上,本实验利用miRNA微阵列芯片技术挑选得到了13个Cd胁迫应答相关的mi RNA;发现了一些基因的表达量在镉胁迫下发生了改变.这显示了miRNA在水稻Cd胁迫应答中发挥了重要的作用。