虫害胁迫棉花基因表达谱的生物信息学分析

虫害胁迫棉花基因表达谱的生物信息学分析

【摘要】：植物被昆虫取食后可诱导一系列生理生化代谢通路发生变化,启动直接防御或间接防御等防御机制,发掘棉花受棉铃虫为害后相关防御基因,对于解析昆虫取食诱导植物的防御反应机制具有重要意义。本研究用棉铃虫幼虫分别取食胁迫棉花(中棉所12)6h、12h、24h和48h,采用Affymetrix棉花基因芯片分析正常生长的棉花与受虫害胁迫不同时间的棉花差异基因表达谱。运用生物信息学技术对棉花芯片时间序列差异表达基因分析发现,虫害胁迫24h和48h时,基因表达水平基本持平,主要差异体现在取食6h、12h、24h 3个时间点之间;对时间序列差异基因进行K-means聚类分析可将差异基因分为4类。对差异基因进行生物学功能富集分析,获得了近100个显著富集的功能和200多条相关信号通路的注释结果。从中筛选到可能与寄主植物防御反应相关的杜松萜烯合酶、法呢基焦磷酸合酶、几丁质酶、查耳酮异构酶、鲨烯合酶、烯醇酶、鲨烯环氧酶及病原相关蛋白等多种防御相关基因。上述基因在受到虫害胁迫后均发生特异性上调或下调表达。推测,植物在受植食性昆虫为害后产生的防御机制与其挥发信息物质的释放在分子水平方面存在复杂的转录调控机制。

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