芝麻湿害胁迫响应基因表达谱分析

芝麻是重要的油料作物和优质油源。湿害严重危害我国芝麻生产, 一般湿害减产30％以上，严重湿害减产50％～100％，但芝麻耐湿分子生物学研究非常薄弱，对耐湿品种改良缺乏理论和技术支撑。本研究拟以芝麻耐湿重组自交系群体为材料，在模拟湿害胁迫条件下，利用新一代测序技术（Solexa），以转录组测序为基础，构建不同湿害敏感性材料在胁迫前后不同时间点的根系基因表达谱，通过生物信息学分析，研究湿害胁迫响应基因的动态表达模式，并结合响应基因的差异表达特点，筛选芝麻耐湿相关基因，采用qRT-PCR技术鉴定耐湿候选基因，RACE技术获取重要耐湿基因全长cDNA。研究将在转录组水平上解析芝麻湿害胁迫响应基因的动态表达模式，部分揭示芝麻耐湿分子机理，为深入开展芝麻耐湿分子生物学研究和耐湿品种改良奠定分子理论和基因资源基础。

芝麻对湿害敏感，为分析芝麻对湿害的响应特征，本研究以不同湿害敏感水平的芝麻为材料，模拟湿害胁迫条件，利用新一代测序技术（Solexa），对其在胁迫前后不同时间点的根系基因表达特征进行分析，结果发现湿害胁迫逐渐抑制芝麻根尖基因的表达，湿害的重要时间节点为渍水后9小时；耐湿基因型在胁迫过程中的差异表达基因数量波动相对较小，表现出其在胁迫后的相对稳定的代谢活动；不同基因型在整个湿害胁迫过程中有1379个共有基因参与到湿害响应中，因而是湿害胁迫响应的核心基因，这些基因主要参与到糖酵解、氮代谢、淀粉和蔗糖合成、激素信号传导、苯丙氨酸合成等代谢通路活动，相关途径功能的调节可能有利于提高芝麻耐湿性；综合比较耐湿与敏感基因型的在各个时间点基因的差异表达的一致性，参考芝麻基因组注释，获得66个耐湿候选基因。研究结果解析了芝麻基因对湿害胁迫的响应特征，初步揭示了芝麻耐湿分子机理，为进一步鉴定耐湿基因，提高芝麻耐湿性提供了资源基础和理论参考。