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《东北林业大学》 2018年
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基于系统生物学的方法挖掘拟南芥盐胁迫风险因子

张明明  
【摘要】:目前,全球气候变暖和人口增长等因素日趋严重,土壤盐碱化也越来越严重,成为全世界公认的农业和生态问题。盐胁迫是世界农业生产中的最主要也是最常见的非生物胁迫,是目前影响植物生长发育和农作物产量的主要非生物因素之一。东北地区是我国典型的盐碱地分布区域,因此在东北地区研究植物的盐胁迫具有重要的实际意义。基因组学的出现使植物抗盐研究进入了一个全新的时代,由单基因的研究转向了基因组层面对大量基因结构和功能的系统研究,识别了大量的抗盐基因。近年来,随着高通量测序技术和生物信息学的不断发展,人们逐渐认识到植物的盐胁迫分子机制往往与多基因的相互作用有关,因此如何从海量的大数据中高效准确地识别植物的盐胁迫相关分子标志物及其调控关系是目前面临的一大挑战。本课题以植物研究中模式生物拟南芥作为研究对象,以系统生物学为核心思想,利用结合生物学知识的数据挖掘方法,识别拟南芥盐胁迫相关的风险因子(基因、GO功能节点、KEGG通路、网络模块)。首先,本课题对GEO数据库中下载的五套基因芯片数据进行转录组分析,识别了盐胁迫相关的差异表达基因。并利用先验的生物功能数据库(GO数据库和KEGG数据库)信息及基因集合富集分析方法,运用AgriGO和WebGestalt在线分析工具将差异表达基因进行生物学功能注释,识别出拟南芥盐胁迫相关的GO功能节点和KEGG通路。考虑到微效基因的影响,我们开发了基于微效基因的通路识别策略,并应用于GSE46205数据中,识别出三个显著富集的通路。最后,发现Plant hormone signal transduction、MAPK signaling pathway-plant、Spliceosome、Ribosome biogenesis in eukaryotes和Circadian rhythm-plant这五个通路可能与盐胁迫有关,其中前三个通路在文献中已有证据表明它们与盐胁迫的相关性。这些通路与盐胁迫的靶向关系需要未来的实验研究和理论研究进一步证实。此外,结合蛋白质互作网络和已有数据库信息来识别盐胁迫相关的基因。首先,将胁迫应答的转录因子数据库STIFDB2中的41个拟南芥盐胁迫相关基因作为种子基因,采用重启型随机游走方法识别蛋白质互作网络中与种子基因相似度高的基因作为候选风险基因预测,最后列出了排秩在前10位的基因。这些基因中发现AT3G03000和AT3G62870两个基因在GSE46205中是差异表达基因,这也说明这种方法的有效性。其次,建立了五套数据识别的差异表达基因互作网络,利用MCODE算法识别出6个网络模块,将模块进行通路注释,注释到Ribosome和Ribosome biogenesis in eukaryotes两个生物学通路,这再一次表明Ribosome biogenesis in eukaryotes可能与盐胁迫相关。我们还利用CytoHubba中的MCC算法筛选出差异表达互作网络中的10个Hub节点,这10个基因也是后续研究的靶向基因。总之,我们的研究利用系统生物学的方法识别了拟南芥盐胁迫相关的风险基因、GO功能结点及生物学通路,这将为拟南芥的抗盐分子机制的研究和转基因育种提供帮助,同时也为其他植物的抗逆研究提供借鉴。
【学位授予单位】:东北林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:Q945.78

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孟繁昊;王聪;徐寿军;;盐胁迫对植物的影响及植物耐盐机理研究进展[J];内蒙古民族大学学报(自然科学版);2014年03期
2 陈朋;李红玉;;从一般系统论到后基因组时代的系统生物学[J];生物信息学;2010年04期
3 王东明;贾媛;崔继哲;;盐胁迫对植物的影响及植物盐适应性研究进展[J];中国农学通报;2009年04期
4 张娟;姜闯道;平吉成;;盐胁迫对植物光合作用影响的研究进展[J];农业科学研究;2008年03期
5 佟友丽;冯君伟;李玉花;;植物抗盐胁迫研究进展[J];生物技术通讯;2008年01期
6 李彦;张英鹏;孙明;高弼模;;盐分胁迫对植物的影响及植物耐盐机理研究进展[J];中国农学通报;2008年01期
7 高宏生;;系统生物学[J];国外医学(卫生学分册);2007年06期
8 刘华;马文丽;郑文岭;;GEO(Gene Expression Omnibus):高通量基因表达数据库[J];中国生物化学与分子生物学报;2007年03期
9 杨少辉;季静;王罡;宋英今;;盐胁迫对植物影响的研究进展[J];分子植物育种;2006年S1期
10 杨晓慧;蒋卫杰;魏珉;余宏军;;植物对盐胁迫的反应及其抗盐机理研究进展[J];山东农业大学学报(自然科学版);2006年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 施旭丽;陈发棣;房伟民;管志勇;陈素梅;;β–氨基丁酸对Cd胁迫下菊花生理特性的影响[J];园艺学报;2015年12期
2 秦利军;宋拉拉;赵丹;赵德刚;;超量表达烟草高亲和钾离子转运体蛋白基因(NtHAK1)提高烟草盐胁迫能力[J];农业生物技术学报;2015年12期
3 曹靖;杨晓东;吕光辉;王庭权;赵晓英;刘薇;刘志东;;盐分对白刺光合作用及其叶功能性状的影响[J];新疆农业科学;2015年11期
4 包奇军;柳小宁;张华瑜;徐银萍;火克仓;武魏国;潘永东;;不同盐胁迫对啤酒大麦种子萌发和幼苗生长的影响[J];大麦与谷类科学;2015年04期
5 孙长波;;药用植物盐胁迫的研究进展[J];北京农业;2015年35期
6 张玉霞;周丹;吴敏亮;李燕;杨钰莹;陈亮;;NRRB在水稻应答高盐和干旱胁迫中的功能解析[J];亚热带植物科学;2015年04期
7 张坚;张博;周文贵;尹飞;马琳;李兴林;;干旱胁迫对桔梗生长特性、生理特性及总皂苷成分积累的影响[J];天津中医药;2015年11期
8 姚侠妹;偶春;张瑞娥;姚晓洁;耿静;王振;;外源水杨酸对盐胁迫栀子幼苗的缓解效应[J];浙江农业学报;2015年11期
9 胡华冉;刘浩;邓纲;杜光辉;徐云;刘飞虎;;不同盐碱胁迫对大麻种子萌发和幼苗生长的影响[J];植物资源与环境学报;2015年04期
10 滕玉瑾;李翠祥;马婷;张丽;姚健;高天鹏;杨颖丽;;盐胁迫下小麦幼苗NO和胞间ROS的相互作用及其对元素含量的调节[J];植物生理学报;2015年11期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨艳兵;姜艳丽;尹晓斐;王计平;;NaCl胁迫对棉花幼苗生理特性的影响[J];山西农业大学学报(自然科学版);2013年04期
2 陈松河;黄全能;郑逢中;马丽娟;包宇航;;NaCl胁迫对3种竹类植物叶片光合作用的影响[J];热带作物学报;2013年05期
3 张勇;韩多红;晋玲;汪生庆;;不同盐碱胁迫对红芪种子萌发和幼苗生理特性的影响[J];中国中药杂志;2012年20期
4 王聪;朱月林;杨立飞;杨恒山;;NaCl胁迫对菜用大豆种子膨大过程中抗氧化系统及渗透调节物质的影响[J];西北植物学报;2012年02期
5 周于毅;沈雪峰;张明才;李召虎;段留生;李建民;;冠菌素诱导小麦幼苗抗高温胁迫的生理机制[J];麦类作物学报;2011年01期
6 金雅琴;李冬林;丁雨龙;王磊;;盐胁迫对乌桕幼苗光合特性及叶绿素含量的影响[J];南京林业大学学报(自然科学版);2011年01期
7 李倩;刘景辉;武俊英;李立军;张磊;;盐胁迫对燕麦质膜透性及Na~+、K~+吸收的影响[J];华北农学报;2009年06期
8 申玉香;乔海龙;陈和;陈建;沈会权;傅伟;;几个大麦品种(系)的耐盐性评价[J];核农学报;2009年05期
9 韩巧霞;郭天财;阎凌云;冯伟;王永华;;土壤质地对小麦旗叶部分生理活性的影响[J];麦类作物学报;2009年04期
10 徐强;王长亮;李胜;;系统生物学——一生命科学的新领域[J];中国医药导报;2008年26期
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1 ;2009计算生物与系统生物学国际会议[J];国际学术动态;2010年02期
2 ;2010计算生物与系统生物学国际会议[J];国际学术动态;2011年05期
3 于钊;杜伟;;癌症系统生物学研究[J];国际学术动态;2013年01期
4 ;吸烟可以改变DNA甲基化[J];开卷有益-求医问药;2017年06期
5 张林;洪飞腾;朱海娟;;犬类研究的新角度——系统生物学[J];中国工作犬业;2011年08期
6 ;“癌症与系统生物学”国际研讨会[J];华西医学;2010年02期
7 卫婕;周曾同;;系统生物学技术在口腔癌诊断中的应用[J];临床口腔医学杂志;2010年06期
8 刁妍妍;蔡超前;蒋华良;李洪林;;计算系统生物学:理论、方法及在药物研发中的应用[J];生命科学;2010年10期
9 王娟;尚彤;;心血管系统生物学研究进展[J];生理科学进展;2009年02期
10 李瀚旻;;慢性乙型肝炎证候系统生物学的研究思路与方法[J];中华中医药学刊;2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李学军;;系统生物学对药物发现的影响[A];新观点新学说学术沙龙文集23:新药发现——寻找维护人类健康的武器[C];2008年
2 张莉;;系统生物学与新药发现[A];新观点新学说学术沙龙文集23:新药发现——寻找维护人类健康的武器[C];2008年
3 叶立国;;系统生物学范式:中西医结合路径探讨[A];全国中医学方法论研讨会论文集[C];2008年
4 刘良;周华;;系统生物学技术在中医药研究中的应用[A];第五届全国中医药免疫学术研讨会——暨环境·免疫与肿瘤防治综合交叉会议论文汇编[C];2009年
5 蒋华良;;化学能为系统生物学与合成生物学贡献什么?[A];第十一次中国生物物理学术大会暨第九届全国会员代表大会摘要集[C];2009年
6 唐赟;程飞雄;李卫华;;基于系统生物学的化合物-蛋白相互作用网络研究[A];中国化学会第28届学术年会第14分会场摘要集[C];2012年
7 孙际宾;;合成生物学与代谢工程及系统生物学[A];新观点新学说学术沙龙文集40:合成生物学的伦理问题与生物安全[C];2010年
8 吴宗贵;;系统生物学与中医药研究[A];江西省第六次中西医结合心血管学术交流会论文集[C];2013年
9 张嗣良;庄英萍;储炬;;发酵过程的多尺度问题及系统生物学研究[A];代谢工程和工业生物技术研讨会论文集[C];2004年
10 Liu Zengrong;;系统生物学[A];第三届全国复杂动态网络学术论坛论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 李蕴明;板蓝根二次开发觅径系统生物学[N];医药经济报;2016年
2 李杰;毕利军:结核病系统生物学与转化医学创新发展[N];科技日报;2017年
3 本报记者 欧慧敏;中药研究关乎系统生物学[N];医药经济报;2012年
4 周东浩;系统医学和系统生物学的区别[N];中国医药报;2009年
5 潘锋;本草物质组:从本质阐明中医药科学性[N];中国医药报;2008年
6 刘娟;两院院士呼吁:加强中药抗肿瘤研究[N];中国中医药报;2004年
7 潘文;系统生物学 搭建中西医药汇聚之“桥”[N];中国医药报;2007年
8 黄辛;用系统生物学研究中医药潜力巨大[N];中国中医药报;2007年
9 李杰;开拓系统生物学研究[N];科技日报;2006年
10 周东浩;系统医学和系统生物学[N];健康报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张明明;基于系统生物学的方法挖掘拟南芥盐胁迫风险因子[D];东北林业大学;2018年
2 罗若愚;家族性肥大型心肌病的系统生物学初步仿真[D];华中科技大学;2006年
3 刘辉;miRNA靶标预测的系统生物学方法研究[D];中国矿业大学;2009年
4 张颖;石耳目、科、属表基系统生物学及其对普通系统生物学的意义[D];山东农业大学;2012年
5 陆立力;系统生物学的若干最优控制问题及其应用[D];复旦大学;2010年
6 郑阳;膀胱癌分子分型和分子网络的系统生物学研究[D];北京协和医学院;2011年
7 杨永倩;HP-PRRSV HuN4株感染仔猪发病过程中蛋白质分子演化网络的系统生物学研究[D];西北农林科技大学;2012年
8 余曦;肿瘤细胞中Jhdm1b代谢调控功能的系统生物学研究[D];中国科学技术大学;2015年
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10 徐红林;基因调控网络的建模及其结构分解方法研究[D];江南大学;2010年
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1 周芸涛;生物学研究方法的系统趋向[D];华东师范大学;2017年
2 谢文传;基于系统生物学途径探究拟南芥花模式建成的分子机制[D];中山大学;2013年
3 李曼曼;基于计算系统生物学的个体化氨基酸组合方案设计[D];北京中医药大学;2017年
4 孔维旺;系统生物学中若干问题的数值模拟分析[D];江西师范大学;2015年
5 韦敏;系统生物学哲学基础初探[D];南京大学;2012年
6 陈晟;一种系统生物学建模语言的研制[D];华中科技大学;2004年
7 李丕栋;基于系统生物学的肝癌分子机制及护肝片治作用研究[D];西北农林科技大学;2016年
8 田红池;酿酒酵母高密度乙醇发酵过程的系统生物学研究[D];天津大学;2016年
9 张卉;早期营养过度对脂肪组织肾素—血管紧张素系统影响的初步实验研究[D];苏州大学;2015年
10 许秀竹;脑瘤的基因网络建模与分析[D];山东科技大学;2011年
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