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水稻萌发期激素信号转导和谷胱甘肽代谢转录分析

Transcriptome Analysis of Hormone Signal Transduction and Glutathione Metabolic Pathway in Rice Seeds at Germination Stage

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[目的]利用转录组测序技术,探究水稻萌发过程中激素信号转导和细胞内部氧化还原平衡的调控机理,以期增加对萌发过程中复杂调控机制的理解,促进萌发期基因组转录调控网络的构建,并挖掘调控种子萌发的相关基因,为水稻直播稻新品种选育提供理论参考.[方法]利用萌发0、24和48 h的种子进行动态转录组测序分析,以差异倍数≥2、错误发现率≤0.05为阈值筛选差异基因,并利用Gene Ontology(GO)和KEGG Pathway数据库对萌发不同阶段的差异基因进行分析注释;同时利用实时荧光定量PCR对测序结果进行验证;最后运用String蛋白互作数据库以combined_score≥0.9为阈值分析差异基因的蛋白互作网络.[结果]在种子萌发前期鉴定到8719个差异基因,而在萌发后期仅鉴定到3480个.GO和KEGG富集结果均显示与激素信号转导相关的基因主要在萌发前期被诱导,特别是生长素信号转导途径中的GH3家族基因在萌发前期均受到显著诱导;而谷胱甘肽代谢途径中的基因在萌发后期转录更为活跃,其中谷胱甘肽-S-转移酶基因富集最多.此外,两个异柠檬酸脱氢酶基因在萌发过程中被显著诱导,经蛋白互作预测发现两个异柠檬酸脱氢酶基因与GH3家族基因可能存在相互作用.[结论]在种子萌发前期,生长素信号转导途径中的GH3家族基因可能在减弱生长素信号以及降低生长素活性方面发挥着重要作用,其高表达能降低生长素对种子的休眠作用,促进萌发启动;在种子萌发后期,谷胱甘肽代谢途径中的谷胱甘肽-S-转移酶基因可能在细胞抵抗氧化胁迫中发挥主要作用;此外,在整个萌发过程中,GH3和异柠檬酸脱氢酶家族基因的相互作用可能在实现激素转导途径和谷胱甘肽代谢途径的交互串联作用、共同调控种子萌发方面具有重要意义.

崔欢、高巧丽、罗立新、杨靖、陈淳、郭涛、刘永柱、黄永相、王慧、陈志强、肖武名

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华南农业大学 国家植物航天育种工程技术研究中心,广州 510642

广东海洋大学 滨海农业学院,广东 湛江 524088

水稻 萌发 转录组 激素 谷胱甘肽

国家自然科学基金资助项目广东省重点领域研发计划项目国家重点研发计划资助项目

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2021

10.16819/j.1001-7216.2021.200915

中国水稻科学
中国水稻研究所

中国水稻科学

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.775
ISSN：1001-7216
年,卷(期)：2021.35(6)
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