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低氮脅迫下玉米氮高效利用單片段代換系的轉錄組分析本研究通過對前期篩選的含有氮利用高效QTL的玉米單片段代換系SSSL10.04和其輪回親本許178在低氮(LN)和高氮(HN)條件下進行培養(yǎng),并對其葉片和根系進行轉錄組測序。分別比較兩個材料葉片和根系中對低氮脅迫反應的差異基因,并探討這些差異與材料間不同氮利用效率的關系,揭示玉米氮高效利用的分子機理。主要研究結果如下:1、在低氮條件下SSSL10.04比許178有更高的生物量和氮積累量,且地上部有更高的氮利用效率。SSSL10.04根系的根長、根表面積和根體積均大于許178。2、測序得到純化后的序列數量為21261777~35651871,有69.98%~76.19%的序列可以定位到玉米B73的基因組上。以HN處理為對照,將LN處理玉米材料基因表達量上調或下調倍數大于等于2,且p<0.05作為差異基因的篩選條件。SSSL10.04葉片和根系分別得到3933和2122個差異基因,許178葉片和根系中分別得到3516和2278個差異基因。3、對SSSL10.04和許178中總體差異基因進行GO和KEGG分析結果表明,低氮脅迫對SSSL10.04和許178葉片的影響主要表現在光合作用和碳水化合物代謝方面,對SSSL10.04和許178根系的影響主要表現在物質運輸、碳水化合物代謝和抗氧化過程等方面。這些結果表明盡管基因型不同,單片段代換系和其輪回親本中具有共同抵抗低氮脅迫的機制,并且低氮脅迫下玉米正常生長和代謝活動都受到影響。4、對SSSL10.04和許178中特異上調表達的差異基因進行GO和KEGG分析結果表明,相對于許178而言,在低氮脅迫下SSSL10.04葉片中有更多的參與抗氧化、植物激素合成和物質轉運等過程的基因表達量上調,且根系中有更多的參與呼吸作用、抗氧化過程和氨基酸代謝的基因表達量上調。5、SSSL10.04代換片段區(qū)間內特異上調表達的基因主要參與碳水化合物代謝和氨基酸代謝等,代換片段中未知功能的特異上調基因值得我們進一步研究?？傮w而言我們推測SSSL10.04對低氮脅迫有更強的適應性調節(jié)機制。主要表現在更強的抗氧化能力使其組織免受長期低氮脅迫下過量活性氧積累對細胞造成的損傷;根系中更強的呼吸作用為其物質的運輸及合成提供

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