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雌穗是玉米获得高产的关键部位,授粉后雌穗发育速度快,因此通过对玉米雌穗授粉前后基因表达差异变化及发育相关基因的研究,对雌穗在这一时期的生长发育调控和代谢机制有着重要意义。microRNA(miRNA)是一类小分子非编码单链RNA,长度约22个碱基,在植物的发育、代谢以及适应不同程度的胁迫反应过程中等都发挥重要作用。本研究基于HiSeq高通量测序技术并结合生物信息学方法对X178和掖478两种材料授粉前后雌穗转录组(RNA-seq)及小分子RNA(small RNA-seq)表达变化进行研究。通过差异表达倍数筛选出授粉前后差异表达的mRNA和miRNA,利用miRNA与靶点mRNA存在负调控的关系,建立miRNA-靶mRNA的对应关系,对靶点及其miRNA进行GO分析和KEGG通路分析。本研究最终得到8个候选基因,这些基因可能在授粉前后雌穗发育过程中起重要作用,为后续雌穗授粉前后发育过程的研究提供一些理论参考。研究结果如下:1.通过对RNA-seq分析,得到X178授粉前后差异表达基因11336个,掖478授粉前后差异表达基因8721个(FDR≤0.001,|log2Ratio|≥1)。2.对small RNA-seq分析发现X178、掖478中,24nt的small RNA均占主要类型,其中miRNA集中分布在21nt或22nt,然而授粉后的miRNA数量都明显比授粉前要少,由此可以推测miRNA对靶基因的调控,在雌穗发育初期相对活跃,授粉后期略有减少。X178、掖478中small RNA各长度类型所占比例基本相近。X178授粉前21-24nt的序列分别占总序列的23.78%、21.33%、5.05%、43.38%,授粉后这四种长度的序列分别占总序列的15.82%、11.17%、6.70%、62.52%。掖478授粉前21-24nt的序列分别占总序列的27.78%、17.17%、6.09%、43.72%,授粉后这四种长度的序列分别占总序列的21.36%、13.88%、7.07%、54.39%。3.通过对small RNA-seq分析,得到X178授粉前后差异表达的miRNA有100个,分别属于21个miRNA家族;掖478授粉前后差异的miRNA有98个,分别属于22个miRNA家族(|fold change|≥1,P<0.01)。其中X178授粉前后差异表达的miRNA有81.0%的miRNA MEFI(最小折叠自由能)值大于0.85,掖478授粉前后差异表达的miRNA有74.5%的miRNA的MEFI值大于0.85。可以看出大部分miRNA的真实性极高。此外本研究发现在X178的100个差异表达的miRNA中,5’第一个碱基是U的达63个,占总数的63.0%。掖478的98个差异表达miRNA中,5’第一个碱基是U的达51个,占总数的52.0%。可以看出miRNA成熟体序列首位碱基对于碱基U具有一定的偏向性,然而第10、11个碱基位置是G、C的较多。4.通过RNA-seq与small RNA-seq整合分析,建立miRNA-靶mRNA的对应关系,X178、掖478中共得到73个交集基因,其中9个靶基因没有在NCBI网站上找到准确的基因名称。对剩下的64个可靠靶基因进行GO富集分析和KEGG Pathway通路分析,最终得到8个可靠基因,分别是GRMZM2G153233(ARF2)、GRMZM2G390641(ARF21)、GRMZM5G808366(ARF5)、GRMZM2G081406(LOC103653810)、GRMZM2G058522(LOC103639134)、GRMZM2G110509、GRMZM2G153541、GRMZM2G149768。其中GRMZM2G153233(ARF2)、GRMZM2G390641(ARF21)、GRMZM5G808366(ARF5)、GRMZM2G081406(LOC103653810)基因受zma-miR160a-5p、zma-miR160b-5p、zma-miR160c-5p调控;GRMZM2G058522(LOC103639134)基因受zma-miR398a-3p、zma-miR398b-3p调控;GRMZM2G110509、GRMZM2G153541、GRMZM2G149768(eEF1A)基因受miRNA169i-3p、miRNA169k-3p调控;这些可能是授粉前后影响雌穗发育的重要候选基因。