利用拟南芥种群间转录组和表皮毛密度差异信息筛选表皮毛相关功能基因

如何利用基因组、转录组以及代谢组学等海量信息确定基因功能,并阐述其调控机制是生命科学研究领域的核心内容之一.本研究利用种群间数量性状遗传变异与相应基因表达量差异之间的关联性,尝试一种功能基因筛选的快速方法,首先利用已经发表的拟南芥(Arabidopsis thaliana)生物信息数据,运用线性相关模型,根据拟南芥种群遗传变异导致的叶片表皮毛数量性状差异和对应种群基因表达量差异的相关性,筛选与表皮毛性状功能相关的基因,从33 554个基因中共筛选到1 747个相关基因,其中负相关基因195个,正相关基因1 552个.对筛选基因集合进行基因本体(Gene Ontology,GO)富集分析,结果表明,筛选到的基因主要富集于植物防御、先天免疫、胁迫反应、茉莉酸刺激应答、机械损伤反应和芥子油苷代谢等生物功能,特别筛选到和表皮毛发育及其防御代谢物分泌有关的基因,如诱导叶片表皮毛分化起始的MYB结构域蛋白基因MYB23,对叶片表皮毛发育具有重要影响的缺陷表皮毛因子1 (distorted trichomes 1,DIS1),参与吲哚芥子油苷合成的细胞色素P450家族蛋白基因(cytochrome P450 family 81 subfamily F polypeptide 2,CYP81F2)和MYB51.将本研究筛选基因功能富集结果与前人对表皮毛的功能研究成果做对比,证明了本研究中所用方法的可行性.因此,在与数量性状有关目的基因筛选的研究中,此方法可以作为参考,对于其他物种的数量性状研究也具有借鉴意义.