拟南芥可变剪切对CO2和O3浓度变化的响应研究

论文摘要

可变剪切是指DNA转录生成pre-mRNA后,pre-mRNA可以去除不同的内含子,进而得到不同的成熟mRNA。可变剪切是一种重要的转录后调控机制,它对于丰富生物体中蛋白质的类别,调控基因的表达水平和组织特异性等都具有重要的作用。研究表明,植物可变剪切能显著地被外界胁迫影响,可变剪切能够快速调节植物体内胁迫响应元件的丰度和功能。CO2和O3都是主要的温室气体,对生态系统和农业生产都有较大影响。近年来大气中CO2和O3浓度持续升高,并有继续保持上升的趋势。已有不少研究探讨过CO2和O3浓度升高对植物的影响,以及相应的响应机理,但鲜有文献报道植物可变剪切模式如何响应外界CO2和03浓度的变化。本论文以模式植物拟南芥为研究对象,从NCBI公共数据库中下载了两批拟南芥RNA-seq测序数据:（1）在低浓度CO2（150ppm）和高浓度C02（500ppm）条件下生长的拟南芥测序数据;（2）在大气正常03浓度（<100nL L-1）和高浓度O3（350nL-1）条件下生长的拟南芥测序数据。本论文使用生物信息学分析手段和工具,识别可变剪切事件,分析这些事件在不同实验组样本中的变化。本论文研究结果如下:（1）通过分析不同CO2浓度环境下生长的拟南芥的RNA-seq数据,在低浓度CO2样本中识别出了 121463个可变剪切事件,在高浓度CO2样本中识别出了122174个可变剪切事件。随着CO2浓度的升高,拟南芥中可变剪切事件数目也相应增加。通过差异分析,本论文共筛选出了 345个差异表达（DE）基因和239个差异可变剪切（DAS）基因,并且大多数DAS基因的表达丰度并没有显著变化。功能分析表明,DE基因和DAS基因的富集的基因本体（GO）条目有所不同,DAS 基因主要与‘cellular response to stress’、‘cellular response to DNA damage stimulus’等功能相关。（2）通过分析不同O3浓度环境下生长的拟南芥的RNA-seq数据,在control组样本中识别出了 5,844个可变剪切事件,在高浓度O3组样本中识别出了6,326个可变剪切事件。随着O3浓度的升高,拟南芥中可变剪切事件数目也增加。通过差异分析,本论文共筛选出了 188个DE基因和349个DAS基因。并且大多数DAS基因的表达丰度并没有显著变化。功能分析表明,DE基因和DAS基因的富集的GO条目有所不同,DAS基因主要与‘response to salicylic acid’、‘response to freezing’ 等功能相关。将CO2和O3的DAS分析结果进行比较发现,约20%的响应CO2的DAS基因在响应O3过程中也发生了显著的可变剪切变化,表明可变剪切调控可能是拟南芥同时响应CO2和O3甚至外界大气变化的途径之一。研究结果表明,拟南芥可变剪切事件数目和相关基因剪切模式都会显著受到外界CO2和O3浓度变化的影响。在响应CO2和03变化的过程中,DE基因和DAS基因都与响应外界刺激有关,但它们所行使的主要功能不同,因此推测可变剪切可能拥有一层独立的响应机制。这些研究结果对于进一步理解植物响应外界CO2和O3的机理提供了研究基础。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄巍

导师: 田景奎

关键词: 拟南芥,可变剪切

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 浙江大学

分类号: Q943.2

DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.001034

总页数: 98

文件大小: 6259K

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