利用加權基因共表現網絡分析蕈狀芽孢桿菌BM103對阿拉伯芥韌性轉錄基因體的影響 - 農業知識入口網

摘 要

　　在全球氣候變遷背景下，提高作物對非生物逆境的韌性成為當前農業研究的重要課題。本研究利用加權基因共表現網絡分析 (weighted gene co-expression network analysis, WGCNA) 探討蕈狀芽孢桿菌 (Bacillus mycoides, BM103) 對模式植物阿拉伯芥 (Arabidopsis thaliana) 在不同逆境下的轉錄基因體影響。本研究分析阿拉伯芥在處理 BM103 後，分析其根部與幼苗在不同逆境 (高溫和乾旱) 下的發育情形，並進一步分析阿拉伯芥種子在處理 BM103 後於不同逆境下的轉錄基因體變化。在根部發育的表型中，處理 BM103 可在逆境下明顯提升根部發育性狀，顯示BM103 具有提升阿拉伯芥韌性的效益，為進一步了解 BM103 對阿拉伯芥韌性基因的影響，分析18組「阿拉伯芥-BM103-逆境」轉錄基因體數據，其中包括高溫與乾旱逆境。利用 WGCNA 取得共7個基因表現模組，其中四個基因表現模組與阿拉伯芥的根部發育表型具有高度關聯性，後續並利用轉錄因子富集分析 (transcription factor enrichment analysis, TFEA) 取得數個與該些模組相關的轉錄因子，最終取得 45 個高度相關的韌性基因，針對該些基因進行基因功能分類 (geneontology) 和 KEGG (Kyoto encyclopedia of genes and genomes) 路徑分析，發現該些韌性基因所參與的反應含括光合作用、逆境訊號反應、荷爾蒙訊號傳遞、蛋白質後修飾等，本研究結果顯示BM103 具有提升阿拉伯芥韌性的能力，且轉錄基因體的結果顯示提升阿拉伯芥韌性能力並非單一因子參與其中，未來分析提升植物韌性能力時需分析多種韌性基因表現做為生物標記，始能精準判斷效益。

關鍵字：非生物逆境、基因功能分類、KEGG路徑分析、轉錄因子富集分析

臺中區農業改良場特刊第155號