论文部分内容阅读
类胡萝卜素和脂肪酸含量是受到多个基因位点调控的数量性状,这些基因之间相互作用又形成复杂的基因调控网络,控制细胞中各种生物学反应的进行,剖析这些营养成分合成及累积的调控机制对改善玉米品质有着重要意义。高通量测序技术的发展产生大规模的组学数据,这些数据使得构建基因调控网络成为可能。本研究基于368份玉米自交系授粉后15天的籽粒中28679基因表达量数据,创新性的利用基因对共表达模式的LA分析这一在酵母和人类中发展出来的新方法,在全基因组范围内挖掘基因对共表达模式的动态关联,探索代谢途径中基因转录调控关系,进一步鉴定类胡萝卜素代谢途径中上下游基因的调控关系,以及全基因组范围内挖掘调控油份代谢途径的基因,从而深入解析调控籽粒营养物质合成和累积的分子机制。主要研究结果如下:1、全基因组LA分析共检测了 1.10E12个三基因组合的共表达模式。对LA值最大的前1000个共表达基因对(LApairs,LAP)进行分析发现,686个LAPs的共表达模式受到第三个基因(LA-scouting gene)的调控。随后按照调控基因(LA-scouting gene)出现的频率进行排序,在正负两种调控方式中,各鉴定了830个正向LA-scouting热点基因和215个负向LA-scouting热点基因。GO富集分析发现大多数正向LA-scouting基因显著富集在生物学代谢途径中。2、类胡萝卜素代谢途径中上下游基因的LA分析发现,基因crtRB1,lcyE，lcyB ZEP1和VDE在α-胡萝卜素合成分支和β-胡萝卜素合成分支中起到重要的调控作用。3、26个含油关联基因的全基因组LA分析,发现23个基因表达量与含油量的相关性受到580个调控基因的影响。对580个调控基因进行功能注释,发现5%的基因参与油脂代谢途径,35%的基因是编码参与非油脂代谢途径中的功能蛋白,约30%的基因编码逆境响应因子或转录因子或信号分子,还有30%的基因功能未知。通过对胡萝卜素和油份合成代谢两个途径的分析,证明全基因组动态关联分析在来剖析转录调控关系是高效、新颖的方法,该方法有助于我们对玉米子粒基因所扮演的生物角色的理解,同时对玉米育种也有益处。