条斑紫菜优良品系的基因芯片表达谱分析

关键词：条斑紫菜;基因芯片表达谱;优良品系;差异表达基因

Expression Profiles Analysis of Gene Chip between New Fine Varieties of Pyropiayezoensis

CHEN Shu-yin， LU Qin-qin， ZHANG Mei-ru， CHEN Guo-yao， XU Guang-ping

（Marine Fisheries Research Institute of Jiangsu Province， Nantong，Jiangsu 226007，China）

Key words： Pyropiayezoensis; gene chip expression profiles; fine varieties; differentially expressed genes

1 材料和方法

1.1 样品材料与RNA提取

用于试验的样本材料为国家紫菜种质库保有，并为同时间、同一培育条件下的无污染自由丝状体阶段样本。品系编号及特性见表1。

1.3 芯片杂交与扫描

1.4 数据分析与差异表达基因筛选

利用差异倍数Fold change（FC）值进行筛选，标准为FC值= 2.0，表示组间差异倍数大于或等于2，负值表示下调，FC（abs）表示组间差异倍数的绝对值。对样本结果进行比较，当FC（abs）大于 2 或小于 0.5 时，视为差异表达基因发生有意义表达变化。差异表达基因分别提交GO（GeneOniology）数据库，按GO的3个Ontology，分别描述基因的分子功能（Molecular function，MF）、所处的细胞位置（Cellular component，CC）、参与的生物过程（Biological process，BP），对差异基因进行GO功能分类注释，判定差异基因主要影响的生物学功能或通路。

2 结果与分析

2.1 芯片试验结果评估

试验制备的 RNA 的纯度、浓度、完整性和总量均符合后续研究要求，见表2。另外，利用 Agilent 软件对杂交芯片扫描图进行质量分析，表明芯片样本背景信号值与噪点值都在适当范围内，芯片数据质量较高。芯片数据的散点图评估得出各组数据总体分布趋势正常。

2.2 差异表达基因筛选与GO富集分类

BP中，主要功能分类多包括Macromolecule metabolic process（GO：0043170）、Nitrogen compound metabolic process （GO：0006807）及Organic cyclic compound metabolic process（GO：1901360），这些过程与高分子、氮或有机环状化合物代谢相关;并且这些代谢路径呈现相互交错，处于较近层次。

3 结论与讨论

基因芯片技术也称DNA微阵列 （DNAmieroarray），可在短时间内平行地、大量地检测基因表达水平的变化;通过对来源不同的个体、组织等的基因表达情况进行对比分析，对基因群在这些不同状况下的变化特征进行描述，来分析比较差异基因的生物学意义。随着微阵列芯片技术的成熟，基因芯片技术将被用来筛选作物的基因表达水平、基因突变及多态性，并寻找高产量、抗干旱的相关基因[11-13]。利用基因表达谱分析，结合代谢组学和蛋白组学研究，已在阐明植物抗逆机制和发掘植物逆境胁迫响应相关基因方面取得重要进展[14]。

本文中两个优良新品系06DO与L0601，系江苏南通条斑紫菜主产区人工栽培群体选育的、具有明显特色的优良栽培新品。品系L0601的出苗效果、抗逆水平及栽培生长性状等均表现良好;06DO新品种具有原藻色泽深、品质优良及增产表现等特征。通过以本地优势原种HAI为对照进行比较分析，采用品系在实验室培育的无污染自由丝状体样本，初步分析品系在孢子体阶段的基因差异表达。由于06DO是通过诱变获得，与对照样本差异最多（见表4），其FC小于-10的下调基因有104个。B与A两组中，上调或下调的差异表达基因皆有部分相同，上调基因中皆有大量与蛋白质合成等有直接关系的，在下调基因中均有60s ribosomal protein、Heat shock protein等，但差异基因的表达水平及频率分布均不同;两组基因集的GO分类也各有异同点，根据其功能推测与藻类耐旱机理相关，如光合作用相关基因Polyubiquitin等（表5）。由于品系的不同遗传特性，L0601与 HAI相比较基因差异表达水平较低，且归集的生物学功能简单。

参考文献：

[3] 牛建峰， 高胜寒， 骆迎峰， 等. 条斑紫菜低覆盖度基因组草图分析[J].海洋科学， 2011， 35 （ 6 ）： 76- 81.

[7] 刘思言， 沈铖武， 王丕武. 基因芯片技术在植物中的应用研究进展[J].广东农业科学， 2013（8）： 136-138.

[20] 童冠文. 条斑紫菜经济性状研究进展[J]. 现代农业科技， 2010（11）： 344- 345.