2017-08-03
高羊茅（拉(la)丁名：Festucaarundinacea），屬(shu)禾(he)本(ben)目，禾(he)本(ben)科多(duo)(duo)(duo)年生(sheng)地(di)被植(zhi)物，在溫帶(dai)地(di)區廣(guang)泛種(zhong)(zhong)植(zhi)，按(an)功能用途(tu)可分(fen)草(cao)(cao)坪型（觀賞）和(he)(he)牧草(cao)(cao)型（作(zuo)為(wei)牧草(cao)(cao)飼養(yang)牲畜）。高(gao)羊(yang)茅(mao)是(shi)六倍體(ti)異(yi)型雜(za)交(jiao)物種(zhong)(zhong)，可以抵御多(duo)(duo)(duo)種(zhong)(zhong)非生(sheng)物脅迫(po)并且能在多(duo)(duo)(duo)種(zhong)(zhong)不同(tong)土壤和(he)(he)氣候條件下生(sheng)長(chang)，更有(you)趣(qu)的(de)(de)是(shi)，高(gao)羊(yang)茅(mao)可以抵抗和(he)(he)吸(xi)收(shou)(shou)多(duo)(duo)(duo)種(zhong)(zhong)重金屬(shu)尤其是(shi)鋁。有(you)研(yan)究表(biao)明，在被鋁污(wu)染(ran)的(de)(de)環境或(huo)土壤中(zhong)，高(gao)羊(yang)茅(mao)可以大量(liang)吸(xi)收(shou)(shou)鋁卻不會(hui)中(zhong)毒。近(jin)期的(de)(de)研(yan)究發(fa)現，不同(tong)基(ji)因型的(de)(de)高(gao)羊(yang)茅(mao)，其耐受和(he)(he)吸(xi)收(shou)(shou)鋁的(de)(de)能力也不相同(tong)，為了(le)在轉錄調(diao)控水平上探究高羊茅對鋁(lv)脅迫的響應(ying)機理(li)，中科(ke)院武漢植物園課題組選(xuan)取了(le)兩種不同的(de)高羊(yang)茅基因型(xing)：耐(nai)受(shou)型(xing)Silverado和敏感型(xing)AST7001進行無參轉錄組測序。測序數據過濾后Silverado型(xing)共捕獲到131,000,000 條clean reads，AST7001型(xing)共捕獲到(dao)128,000,000條clean reads。
該研究成果Transcriptome profilings of two tall fescue (Festuca arundinacea) cultivars in response to lead (Pb) stress于(yu)2017年2月10日發表在BMC Genomics雜(za)志上(shang)。高羊茅的(de)轉錄(lu)組測序及信息分(fen)析工(gong)作，由上(shang)海派森諾生物科技股(gu)份有(you)限公司完成。
方(fang)法(fa)：選(xuan)取(qu)耐受型(xing)和敏感(gan)型(xing)高(gao)羊茅，取(qu)鋁脅迫后0h、4h和48h葉片組(zu)織進行轉錄(lu)組(zu)測序
測序(xu)平臺：Illumina HiSeq平臺
分析內(nei)容：
1. 功能基因注(zhu)釋和分類
2. 差(cha)異表(biao)達(da)基因分析
3. GO注(zhu)釋(shi)
4. eggNOG
5. 差異基(ji)因聚類分析
6. KEGG注釋(shi)
7. qPCR驗證
結果：GO分(fen)(fen)析(xi)(xi)結果顯示(shi)，鋁脅迫引起的差(cha)異(yi)(yi)表(biao)達基(ji)因(yin)主要富集在代謝(xie)過程(cheng)(cheng)，細胞過程(cheng)(cheng)，生物(wu)學過程(cheng)(cheng)和(he)脅迫響應中。COG聚類(lei)分(fen)(fen)析(xi)(xi)顯示(shi)，18,570條(tiao) unigenes 聚類(lei)到26個COG分(fen)(fen)類(lei)中。較(jiao)多的COG分(fen)(fen)類(lei)包括未(wei)知功(gong)能，信(xin)號轉導(dao)機制，蛋白(bai)轉譯后修(xiu)飾(shi)等。差(cha)異(yi)(yi)基(ji)因(yin)分(fen)(fen)析(xi)(xi)顯示(shi)，與對照組(zu)(zu)相比，鋁處理組(zu)(zu)中Silverado 型(xing)發(fa)現(xian)1933個差(cha)異(yi)(yi)基(ji)因(yin)，AST7001型(xing)發(fa)現(xian)1763個差(cha)異(yi)(yi)基(ji)因(yin)。本研究(jiu)選取16個候選基(ji)因(yin)進行qPCR驗證，發(fa)現(xian)不同時間鋁脅迫會導(dao)致兩個品(pin)系中Met、DREB2a 和(he)ZFP三個基因顯著(zhu)差異表達，TPX、ANK,、TreH 、gtfIIH4、Aglu 、COPT、Vegs、SerC 、MAPKK1和GAMYB 這十個基因在不同(tong)品系和時間(jian)下差異表達，實驗結果與轉錄組測序(xu)結果吻合。KEGG聚(ju)類分(fen)析結果表(biao)明，鋁脅迫后，兩(liang)個品(pin)系中(zhong)萜(tie)類化合(he)物(wu)和(he)聚(ju)酮化合(he)物(wu)兩(liang)個代(dai)謝(xie)通路中(zhong)有28個unigennes差異(yi)表(biao)達，其余(yu)差異(yi)基因分(fen)別聚(ju)類于光(guang)合(he)作用、光(guang)合(he)固碳作用、甲烷代(dai)謝(xie)等(deng)能量代(dai)謝(xie)相關(guan)通路中(zhong)。
結果展(zhan)示(shi)：
圖1 兩個品系(xi)高羊茅GO注(zhu)釋圖
圖(tu)2 eggNOG基因功(gong)能注釋
圖3 差異基因聚類分析
圖(tu)4 差異表達(da)基因venn圖(tu)
圖(tu)5 qPCR結果驗證圖(tu)
圖(tu)6 光合(he)作用通路(lu)差異基因分(fen)析
參考文獻：
Li H, Hu T, Amombo E, et al. Transcriptome profilings of two tall fescue (Festuca arundinacea) cultivars in response to lead (Pb) stress:[J]. Bmc Genomics, 2017, 18(1):145. DOI：10.1186/s12864-016-3479-3
