[发明专利]一种玉米氮响应基因调控元件分析方法

说明书

本发明涉及一种玉米氮响应基因调控元件分析方法。通过将转录组测序、基因共表达网络构建、基因功能注释、元件富集分析和酵母单杂交等技术进行融合应用，将复杂的基因调控网络简化从而挖掘其中的关键转录调控因子。利用本发明方法进行调控元件分析和转录因子挖掘，可以降低分析难度并提高预测的准确性。

技术领域

本发明涉及一种复杂基因网络调控元件的分析方法和运用其进行转录因子挖掘和分析。

技术背景

基因调控元件分析可以用于预测调控该基因的转录调控因子，是预测基因功能的重要手段之一。目前的调控元件预测和分析软件对于单个基因或者一组基因调控元件的预测具有较高的效率。但是对于玉米氮响应这种复杂的调控网络，通过分析单个或少数基因调控元件，对于预测关键转录调控因子会存在较大的偏差。因此，复杂基因网络调控元件的分析方法是目前急需解决的问题之一。

发明内容

为了解决目前玉米等作物复杂网络调控元件和转录因子分析的准确性，本发明利用转录组测序、共表达网络构建、基因功能注释、元件富集分析和酵母单杂交等方法，进行复杂网络调控元件分析和转录因子挖掘，以降低分析难度并提高分析的准确性。

本发明的具体技术方案如下：

(1)对不同时间氮刺激处理的样品进行转录组测序，通过分析转录组数据获取差异表达基因(Differentially expressed genes，DEGs)；

(2)利用步骤(1)中的差异表达基因数据构建基因共表达网络，挖掘共表达模块；

(3)计算步骤(2)中每个模块与氮处理和氮代谢的关系，筛选出与氮处理时间和氮响应marker genes紧密相关的模块；

(4)对步骤(3)中获得模块进行功能注释，找出与氮生物过程紧密相关的基因；分析这些基因启动子区域共有调控元件，此步骤每个模块独立分析，无重叠。

(5)将步骤(4)获得的共有元件进行富集分析和氮相关功能预测，筛选出在自身模块的基因启动子区域具有显著富集且在其他模块基因启动子区域不具有显著富集的元件和与氮代谢途径紧密相关的元件。此步骤中的富集分析和功能预测分析独立进行，将两种方法预测的元件合并，并移除重复。

(6)将步骤(5)获得的元件与已知的数据库进行比对，保留与已知转录因子结合位点具有显著相似性的元件(q-value0.05)。利用酵母单杂交技术进行验证并挖掘参与调控氮响应相关基因的转录因子。验证正确的调控元件即为本发明所获得的元件。

有益效果：

通过将转录组测序、基因共表达网络构建、基因功能注释、元件富集分析和酵母单杂交等技术进行融合应用，将复杂的基因调控网络简化从而挖掘其中的关键转录调控因子。利用本发明方法进行调控元件分析和转录因子挖掘，可以降低分析难度并提高预测的准确性。

附图说明

图1为基因调控元件和转录因子分析方法流程图

图2为酵母单杂交筛选结果

具体实施方式

下面通过实例的方式进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不因此局限于下述事例，而是由本发明的说明书和权利要求书限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

实施例1玉米氮响应基因表达调控网络调控元件分析

当处于氮刺激的情况下，玉米体内数以千计的基因在短时间内会有迅速的响应，这些基因被称为初始氮响应基因。这些基因形成了一个复杂的网络以介导植物对外界氮波动的响应。鉴定这些基因的调控元件，分析他们的功能和对应的转录调控因子对于解释玉米氮响应的机制具有重要的帮助。

本发明的技术方案具体实施流程如图1所示