2017-08-03
高羊茅（拉丁名：Festucaarundinacea），屬禾本目，禾本科多年生地被植物，在溫帶地區廣泛種植，按功能用途可分草坪型（觀賞）和牧草型（作為牧草飼養牲畜）。高羊茅是六倍體異型雜交物種，可以抵御多種非生物脅迫并且能在多種不同土壤和氣候條件下生長，更有趣的是，高羊茅可以抵抗和吸收多種重金屬尤其是鋁。有研究表明，在被鋁污染的環境或土壤中，高羊茅可以大量吸收鋁卻不會中毒。近期的研究發現，不同基因型的高羊茅，其耐受和吸收鋁的能力也不相同，為了在轉錄調控水平上探究高羊茅對鋁脅迫的響應機理，中科院武漢植物園傅金民課題組選取了兩種不同的高羊茅基因型：耐受型Silverado和敏感型AST7001進行無參轉錄組測序。測序數據過濾后Silverado型共捕獲到131,000,000 條clean reads，AST7001型共捕獲到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2017年2月10日發表在BMC Genomics雜志上。高羊茅的轉錄組測序及信息分析工作，由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
方法：選取耐受型和敏感型高羊茅，取鋁脅迫后0h、4h和48h葉片組織進行轉錄組測序
測序平臺：Illumina HiSeq平臺
分析內容：
1. 功能基因注釋和分類
2. 差異表達基因分析
3. GO注釋
4. eggNOG
5. 差異基因聚類分析
6. KEGG注釋
7. qPCR驗證
結果：GO分析結果顯示，鋁脅迫引起的差異表達基因主要富集在代謝過程，細胞過程，生物學過程和脅迫響應中。COG聚類分析顯示，18,570條 unigenes 聚類到26個COG分類中。較多的COG分類包括未知功能，信號轉導機制，蛋白轉譯后修飾等。差異基因分析顯示，與對照組相比，鋁處理組中Silverado 型發現1933個差異基因，AST7001型發現1763個差異基因。本研究選取16個候選基因進行qPCR驗證，發現不同時間鋁脅迫會導致兩個品系中Met、DREB2a 和ZFP三個基因顯著差異表達，TPX、ANK,、TreH 、gtfIIH4、Aglu 、COPT、Vegs、SerC 、MAPKK1和GAMYB 這十個基因在不同品系和時間下差異表達，實驗結果與轉錄組測序結果吻合。KEGG聚類分析結果表明，鋁脅迫后，兩個品系中萜類化合物和聚酮化合物兩個代謝通路中有28個unigennes差異表達，其余差異基因分別聚類于光合作用、光合固碳作用、甲烷代謝等能量代謝相關通路中。
結果展示：
圖1 兩個品系高羊茅GO注釋圖
圖2 eggNOG基因功能注釋
圖3 差異基因聚類分析
圖4 差異表達基因venn圖
圖5 qPCR結果驗證圖
圖6 光合作用通路差異基因分析
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
