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新疆是棉花的主产区,干旱缺水直接影响棉花的产量和品质。目前,对棉花抗旱的分子机理还不够明确,对抗旱相关的主效基因的了解还不全面,因此有必要深入研究棉花响应干旱的分子机理,寻找棉花抗旱的关键基因。通过转录组测序在整体水平上分析棉花在干旱胁迫下的基因表达和代谢通路变化,有助于剖析棉花抗旱机制的主要途径,为今后研究棉花抗旱性分子机理提供理论基础,对挖掘改善棉花抗旱性的潜在基因具有重要的指导作用。1.本研究通过RNA-Seq测序,共得到44.92 Gb Clean Data,样品碱基百分比(Q30)均大于93%,比对到陆地棉参考基因组上的Reads在86%以上,说明数据覆盖度好。在RNA-Seq数据中共获得差异基因2509个,其中Nr库可注释到2479个差异基因,NR数据库注释率达98.8%。GO功能注释分类显示,差异基因可富集到3大类,44个小类,在细胞过程、单一有机体过程、代谢过程等类别中所占比例较高。对差异表达基因KEGG注释表明,差异基因主要富集在植物激素信号转导、碳代谢和光合作用相关通路等代谢途径,表明这些过程可能在棉花生长发育及抵御干旱胁迫过程中发挥重要作用。2.为进一步挖掘棉花干旱的抗逆机理及主要抗逆相关基因,我们分别对棉花干旱胁迫下差异基因数目较多的光合作用通路、DNA损伤修复系统、渗透调节系统、活性氧清除系统和差异表达的转录因子进行了分析。结果表明:光合作用通路中共筛选出58个光合作用相关的基因,且多数为下调基因,表明干旱抑制了棉花的光合作用。DNA损伤修复系统进行分析,共筛选出DNA损伤修复相关基因共51个,其中下调基因略多于上调基因表明干旱对DNA损伤修复途径有一定的破坏。渗透调节系统进行分析,结果表明:在干旱胁迫下,棉花通过合成渗透小分子物质,缓解细胞受到的伤害来提高细胞的抗逆能力,其中半乳糖发挥着重要作用。活性氧清除系统进行分析,结果表明:干旱胁迫下,棉花通过合成大量的ROS清除相关的酶类,来降低其受到的氧化损伤。差异转录因子进行分析,结果表明bHLH家族转录因子在干旱胁迫下变化数目最多,其次是WRKY家族和MYB家族转录因子。结合转录组数据分析,初步绘制了棉花响应干旱的分子网络图。3.qRT-PCR检测棉花表达变化极高的油质蛋白基因GhOleosin1的相对表达量。qRT-PCR结果表明:干旱胁迫可诱导GhOleosin 1的表达。进一步对其进行克隆及原核系统中的诱导表达,为研究GhOleosin 1的功能提供思路。