[发明专利]一种基于基因表达量与性状动态相关性预测玉米未知基因功能的方法

说明书

本发明属于植物分子生物技术和基因工程领域，具体涉及一种基于基因表达量与性状动态相关性预测玉米未知基因功能的方法，该方法是通过以下步骤实现的：首先收集玉米自交系授粉后15天的籽粒转录本测序获得基因表达量数据；建立动态关联分析LA模型；LA显著性评估；挖掘玉米全基因组基因共表达模式的动态关联；对显著LA结果的基因进行功能注释，预测未知基因的功能。本发明以玉米籽粒中基因对共表达模式动态关联这一现象为突破口，预测未知基因功能。相比较于传统的共表达网络构建，动态关联分析可以快速找到调控共表达模式的调控基因。

技术领域

本发明属于植物分子生物技术和基因工程领域，具体涉及一种基于基因表达量与性状动态相关性预测玉米未知基因功能的方法。

背景技术

玉米是世界三大主要农作物之一，20世纪90年代以来，世界玉米总产量首次超越水稻和小麦，成为第一位的粮食作物。玉米籽粒中累积了大量的储存物质包括淀粉、油份和蛋白。随着人们生活水平的提高和膳食结构的变化，以及淀粉和油脂加工业的发展，玉米品种由产量型逐渐向质量型转变，玉米品质及其专用性变得越来越重要。

复杂的性状受到多个基因位点的调控，而基因之间相互作用又形成复杂的基因调控网络，来控制细胞中各种生物学反应的进行。高通量测序技术的发展使我们获得了大规模海量的组学数据，如基因型数据、基因表达量数据、蛋白相互作用数据等。研究表明，功能相近基因，其表达模式相关。因此构建共表达网络为预测未知基因功能提供了思路。然而，在构建共表达网络过程中，我们发现很多功能相近基因，其表达模式并不相关。因此，利用共表达分析预测未知基因功能具有一定的局限性。研究表明单个基因/蛋白本身对复杂数量性状的影响有限，往往需要通过高阶的细胞组织形式来行使功能，很多功能相关基因的表达量并不相关，挖掘控制表型性状的遗传位点，而这些遗传位点之间相对独立，它们之间的调控关系未知，并且传统分析方法需要多年多点的表型鉴定，费时费力。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于基因表达量与性状动态相关性预测玉米未知基因功能的方法，该方法通过动态关联分析，鉴定玉米基因组基因共表达模式的动态关联，根据LA结果，预测未知基因功能。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供了一种基于基因表达量与性状动态相关性预测玉米未知基因功能的方法，包括以下步骤：

（1）收集玉米自交系授粉后15天的籽粒转录本测序获得基因表达量数据；

（2）动态关联分析LA模型的建立；

（3）LA显著性评估；

（4）挖掘玉米全基因组基因共表达模式的动态关联；

（5）对显著LA结果的基因进行功能注释，预测未知基因的功能。

进一步的，所述玉米自交系分成了2 组：热带和亚热带、温带，小组内采用完全随机区组法，设2 个重复，每个自交系每个重复播种1 行，所有材料均进行自交，收获未成熟的授粉后15天的籽粒，每个自交系的两个重复各取3-4 穗，每穗取1-2 粒籽粒，混合提取籽粒总RNA，随机选择自交系数量的样品用于RNA-seq。

上述RNA-seq包括以下步骤：首先，用Pol y（T）寡聚核苷酸从总RNA中抽取全部带Pol y（A）尾的RNA，主要为mRNA，然后将截获的mRNA随机打断成片段，用六碱基随机引物合成cDNA第一链，并加入逆转录酶合成cDNA第二链，经过试剂盒纯化并对cDNA片段进行末端修饰，连接测序接头，再经琼脂糖凝胶电泳回收目的大小片段，进行PCR扩增，用IlluminaGAⅡ基因分析系统进行序列测定及分析，获得基因的表达量数据。

进一步的，所述动态关联分析LA模型具体采用以下方法建立：LA的数学定义如下：

LA(X, Y|Z)=Eg'(z) 公式1