2017-08-03
高羊茅（拉丁名：Festucaarundinacea），属禾本目，禾本科多年生地被植物，在温带地区广泛种植，按功能用途可分草坪型（观赏）和牧草型（作为牧草饲养牲畜）。高羊茅是六倍体异型杂交物种，可以抵御多种非生物胁迫并且能在多种不同土壤和气候条件下生长，更有趣的是，高羊茅可以抵抗和吸收多种重金属尤其是铝。有研究表明，在被铝污染的环境或土壤中，高羊茅可以大量吸收铝却不会中毒。近期的研究发现，不同基因型的高羊茅，其耐受和吸收铝的能力也不相同，为了在转录调控水平上探究高羊茅对铝胁迫的响应机理，中科院武汉植物园傅金民课题组选取了两种不同的高羊茅基因型：耐受型Silverado和敏感型AST7001进行无参转录组测序。测序数据过滤后Silverado型共捕获到131,000,000 条clean reads，AST7001型共捕获到128,000,000条clean reads。
该研究成果Transcriptome profilings of two tall fescue (Festuca arundinacea) cultivars in response to lead (Pb) stress于2017年2月10日发表在BMC Genomics杂志上。高羊茅的转录组测序及信息分析工作，由上海派森诺生物科技股份有限公司完成。
方法：选取耐受型和敏感型高羊茅，取铝胁迫后0h、4h和48h叶片组织进行转录组测序
测序平台：Illumina HiSeq平台
分析内容：
1. 功能基因注释和分类
2. 差异表达基因分析
3. GO注释
4. eggNOG
5. 差异基因聚类分析
6. KEGG注释
7. qPCR验证
结果：GO分析结果显示，铝胁迫引起的差异表达基因主要富集在代谢过程，细胞过程，生物学过程和胁迫响应中。COG聚类分析显示，18,570条 unigenes 聚类到26个COG分类中。较多的COG分类包括未知功能，信号转导机制，蛋白转译后修饰等。差异基因分析显示，与对照组相比，铝处理组中Silverado 型发现1933个差异基因，AST7001型发现1763个差异基因。本研究选取16个候选基因进行qPCR验证，发现不同时间铝胁迫会导致两个品系中Met、DREB2a 和ZFP三个基因显著差异表达，TPX、ANK,、TreH 、gtfIIH4、Aglu 、COPT、Vegs、SerC 、MAPKK1和GAMYB 这十个基因在不同品系和时间下差异表达，实验结果与转录组测序结果吻合。KEGG聚类分析结果表明，铝胁迫后，两个品系中萜类化合物和聚酮化合物两个代谢通路中有28个unigennes差异表达，其余差异基因分别聚类于光合作用、光合固碳作用、甲烷代谢等能量代谢相关通路中。
结果展示：
图1 两个品系高羊茅GO注释图
图2 eggNOG基因功能注释
图3 差异基因聚类分析
图4 差异表达基因venn图
图5 qPCR结果验证图
图6 光合作用通路差异基因分析
参考文献：
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
