淹水胁迫诱导的亚麻基因表达谱研究及抗性相关基因克隆

Flax is an important economic crop in our country .it has important value in the textile, medical care. Waterlogging seriously affect the yield and quality of flax .It is the most important factor that affect the promotion of flax in South fallow fields . However, the lack of flax molecular mechanisms of resistance to waterlogging , which restricts the efficient use of resources and resistance to genetic improvement of resistance to waterlogging . We do research on flax about waterlogging resistance of physiological mechanisms .On this basis, the project will make the flax material in waterlogging stress,and differential expressed gene mRNA tags induced by waterlogging in flax will be generated by digital gene expression profiling (DGE) analysis.Simultaneously, By comparing data generated by DGE and that of flax genome in Genbank, differential expressed genes and networks will be analyzed. Temporal and special expression character of these genes and signal pathways they may be involved will be revealed by real-time quantitative PCR and RNA in situ hybridization.Candidate waterlogging resistance related genes will be picked out based on these data, and the full length cDNAs will be synthesized by RACE technology. The results of these studies will not only provide waterlogging resistant gene resources for flax genetic improvement, but also be helpful to analysis the molecular mechanism of waterlogging resistance in flax.

亚麻是我国重要的经济作物，在纺织、医疗上都具有重要的应用价值。渍害严重影响亚麻产量和质量，是影响亚麻在南方冬闲田推广的最主要因素。然而，亚麻耐渍分子机制研究的欠缺，制约了抗性资源的高效利用和耐渍遗传改良。本研究小组前期对亚麻的耐渍生理机制进行了初步研究，探讨了多种酶、光合作用及农艺性状在淹水期的变化规律，在此基础上，本项目拟对耐渍亚麻材料”Y4F082"进行渍涝试验，通过高通量测序技术获得淹水胁迫诱导的亚麻差异表达mRNA标签，以Genbank中亚麻基因组数据库为对照，分析差异表达基因特征和网络；通过qRT-PCR和RNA原位杂交分析，验证并阐明差异表达基因在淹水胁迫过程中的基因表达特征、可能参与的信号通路；并筛选耐渍候选基因，利用RACE技术获得候选基因全长cDNA。项目研究结果将为亚麻基因改良提供耐渍基因资源，为深入解析亚麻耐渍分子机理奠定理论基础。

项目背景.亚麻是我国重要的经济作物，在纺织、医疗上都具有重要的应用价值。渍害严重影响亚麻产量和质量，是影响亚麻在南方冬闲田推广的最主要因素。然而，亚麻耐渍分子机制研究的欠缺，制约了抗性资源的高效利用和耐渍遗传改良。.主要研究内容.本研究利用高通量测序技术结合生物信息学分析淹水诱导的亚麻根系组织差异表达基因，获得差异表达的mRNA标签；进而与Genbank公布的亚麻基因组数据进行比对获得差异基因表达谱，利用生物信息学技术进行功能注释、代谢通路等分析。挑选部分目标差异表达基因，采用定量PCR验证其时空表达特征及可能参与的信号通路、代谢途径。相关耐渍基因全长cDNA合成及生物信息学分析。根据前述研究，挑选5个候选抗性相关基因片段克隆其全长序列。.重要结果.研究了亚麻根系在淹水条件下的基因差异表达情况。与对照相比，亚麻根系在淹水胁迫下基因差异表达2662个，其中显著上调表达1177个，显著下调表达1485个；GO分析发现差异基因主要涉及催化活性、氧化还原反应、阳离子结合、膜转运等。KEGG富集发现差异基因主要富集到苯丙素的生物合成、糖酵解、植物激素信号转导、亚麻酸的代谢、咖啡因的代谢、胰岛素抵抗等途径。淹水条件下与木质素合成相关的 4-香豆酸辅酶A基因、CCoAOMT基因、松柏醛5 -羟化酶表达有显著升高，β-葡萄糖苷酶基因、咖啡酸-O-甲基转移酶基因表达显著降低；而木质素阴离子过氧化物酶等降解酶基因表达大幅升高，而与木质素合成相关的反-肉桂酸4-单加氧酶基因表达同时大幅上升，结合其他通路的分析，淹水条件下亚麻根部形成通气组织的过程应是木质素合成与降解同步进行的过程。进行实时定量PCR表达分析，克隆到4-香豆酸辅酶A 等5个基因序列的全长。.科学意义.项目结果为亚麻基因改良提供了耐渍相关的基因资源，为深入解析亚麻耐渍分子机理奠定了理论基础。

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