基于基因芯片的水稻胚乳发育相关基因生物信息学分析

摘要

水稻(Oryza sativa L.)胚乳的发育状况直接影响着水稻的产量和品质,而胚乳发育过程中复杂的分子机制尚不明确.为揭示水稻胚乳发育过程基因的表达模式,挖掘胚乳发育过程不同时期可能的关键基因,以水稻日本晴开花后(0day after flower,0DAF)籽粒中的子房和开花后第3天、第9天、第16天(3DAF、9DAF、16DAF)籽粒中的胚乳细胞基因芯片表达谱数据为研究对象,筛选并分析了不同时期表达量存在显著差异的基因.结果表明:同处于乳熟期的胚乳细胞(开花后第3天和第9天)基因表达模式最相似,间隔的天数越多,基因表达模式的差异程度越大;开花后第0~3天胚乳细胞消耗大量的能量,且在第3天达到峰值;胚乳中营养物质的积累从开花后第3天开始,第9天时积累最盛,到第16天时物质积累基本完成.加权基因共表达网络分析(WGCNA)发现,不同时期可能的关键基因具有不同的功能,涉及的生物过程包括叶绿素合成、活性氧清除、激素调控和脂质代谢.旨在揭示水稻籽粒开花时到胚乳大体完成增长时胚乳发育相关基因的表达模式,为培育产量高、品质优的水稻品种奠定分子基础.