水稻抗病性反应的cDNA微阵列分析及一个新基因OsBTB的发现

利用含1106条水稻独立基因的cDNA微阵列,检测水稻近等基因系H7R/H7S受稻瘟病菌诱导8 h的表达谱差异.结果显示:基因表达谱变化明显,在980组有效数据中,共检测到170条基因的表达丰度发生显著变化,其中上调表达基因106条,下调表达基因64条.通过与NCBI水稻数据库进行BLASTn比对分析,发现这些差异表达基因包含β-1,3-葡聚糖酶、富甘氨酸蛋白在内的已知基因33条,未知基因137条.对10个未知基因进行生物信息学分析后,其中获得一个含全长基因并具有BTB/POZ结构域的克隆T007F02(http://www.estarray.org),该基因命名为OsBTB.该克隆的cDNA序列具有完整的ORF区,OsBTB上游具有典型的启动子区.结果经测序得到证实.高通量的RNA斑点杂交证实:在抗性供试水稻中,该基因在水稻接种稻瘟病菌早期(8～12 h)受诱导高表达;在感病品种中,该基因表达无明显改变.结果提示OsBTB基因在功能上可能与水稻抗瘟性过程密切相关.

水稻灌浆期种子贮藏物相关基因表达谱的微阵列分析

以通量为2200个独立基因的cDNA阵列,对水稻孕穗期、灌浆期基因表达谱进行了检测,目的是通过群体水平平行、定量地分析以孕穗期为参照的灌浆期表达基因.通过用ratio(R)值对所有阳性信号进行归类分析,结果显示:大部分基因(694个,占47.5%)呈持家状态,即:无强烈组织特异性表达(0.5<R<2);少部分基因(350个,占24.0%)呈特异性高丰度表达(R≥3),参与种子淀粉、蛋白质、脂肪等贮藏物的积累过程并具时序表达特征.一些种子贮藏物相关基因,如蔗糖合酶、淀粉合酶、Wx蛋白、淀粉分支酶、淀粉脱支酶、谷酰胺合成酶GS1、蛋白酶抑制剂基因、泛素蛋白基因、3-酮脂酰载体蛋白合酶iii和硬脂酰-ACP脱饱和酶,可能对稻米品质、口感、营养价值和风味形成起重要作用.一些可能与种子耐力和发芽力有关的基因,如甲酸脱氢酶、类抑制因子蛋白、萌发样蛋白(germin-likeprotein)、GA调节蛋白和α-淀粉酶基因等也同时被检出.

水稻花期特异表达基因的cDNA和RNA阵列检测

用水稻孕穗期、开花期总mRNA为探针与含有 2 2 0 0个独立基因的cDNA阵列杂交 ,以检测开花期群体基因的表达谱。结果发现 ,在所获得的 172 0个有效克隆当中 ,有 4 72条基因表达下调 (占 2 7.4 4 % ) ,892条为持家基因 (占5 1 86 % ) ,35 6条基因表达上调 (占 2 0 .70 % )。表达上调的基因中有 2 5 0个功能已知 (占 14 .5 3% ) ,10 6个是功能未知的新基因 (占 6 .16 % )。其中S 腺苷甲硫氨酸还原酶、查尔酮合酶、酰基载体蛋白Ⅱ基因、过敏反应蛋白、醇溶蛋白、3 酮脂酰载体蛋白合酶Ⅲ和β D (1→ 3) 葡聚糖外水解酶等基因参与水稻开花和胚胎发育过程。为了进一步验证它们与开花过程的相关性 ,选取查尔酮合酶、酰基载体蛋白Ⅱ、醇溶蛋白、S 腺苷基甲硫氨酸还原酶和过敏反应蛋白等 5个基因为探针 ,与 75 5个水稻RNA斑点阵列进行杂交。结果证实醇溶蛋白和过敏反应蛋白基因受发育调节在乳熟成穗中高表达 ,查尔酮合酶和S 腺苷基甲硫氨酸还原酶基因在叶片中受光诱导、在根中受缺氮胁迫时高表达。在所有表型中 ,查尔酮合酶、S 腺苷基甲硫氨酸还原酶和酰基载体蛋白Ⅱ基因有相近的表达趋势 ,过敏反应蛋白和醇溶蛋白基因的表达趋势也相近。

水稻光温敏核不育系培矮64S在不同光周期/温度下表达谱的变化

用含3328个基因的cDNA阵列分析了水稻光温敏核不育系培矮64S于长日照/高温及短日照/低温下幼穗的基因表达谱特征.统计数据表明,以短日照/低温(花粉可育)为参比,长日照/高温(花粉不育)下表达丰度显著变化的基因高达14.60%,482个基因下调表达,仅4个基因上调表达.以实时荧光定量PCR技术对所有上调表达基因和随机选择的9个下调表达基因进行了检测,各基因表达丰度的变化趋势一致,验证了cDNA阵列杂交结果的可靠性.这些差异表达基因几乎涉及所有的细胞生物学反应,但MAPK同系物MMK1和MMK2在mRNA水平表现出截然不同的基因表达特征,大量参与信号传导的信号分子的表达丰度也发生明显变化.可以推测,花粉形态建成及相应的生理功能所需要的程序性转录调控受严重干扰可能是MAPK信号传导途径发生显著改变所导致.