水稻镉响应基因的生物信息学分析
本实验为分析水稻镉响应基因的表达特性（镉敏感性、组织特异性、响应快慢），对在不同浓度镉处理后水稻根和茎中都上调或下调的水稻基因进行比较分析，并以拟南芥的镉响应基因加以佐证。实验表明，从浓度上看，上调或下调条件中镉的长效响应基因数量都随浓度的增加而增加;从根茎上看，根的镉长效响应基因数量远高于茎，根、茎的镉响应基因在高浓度时重复比最高；从时间点上看 ，在1h响应的早期响应基因数量一般，而在几天后响应的晚期响应基因随浓度的变化数量有变化，高浓度数量多，低浓度数量少。通过对水稻镉响应基因的分析和检验，为水稻重金属胁迫改良提供参考。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 材料与试剂2
1.2 实验方法 2
1.2.1水稻镉响应基因数据的获取2
1.2.3共有基因的筛选以及venn图的制作2
1.2.3与文献水稻镉响应基因进行比较验证2
1.2.4与拟南芥镉响应基因进行比较验证3
2 结果与分析3
2.1 交集数据的比例和fc值3
2.1.1根、茎间镉响应基因的差异3
2.1.2不同时间点镉响应基因的差异6
2.1.3不同浓度处理镉响应基因差异9
2.2水稻和拟南芥验证结论11
3 讨论 22
致谢24
参考文献25
水稻镉响应基因的生物信息学分析
生命基地122班 任超
引言
引言
农药、化肥和化学产品的大量使用，导致了土壤化学污染问题越来越严重，也使得重金属污染问题成为了全球性的环境问题[1]。镉（Cd）是一种生物毒性强的重金属元素。根据近期的研究，土壤中的镉含量有逐年递增的趋势，这很大程度上归咎于化肥的滥用，工业“废水、废气、废渣”和城市垃圾的排放。此外，土壤中的镉毒性会由于酸雨作用而增强[2]。有统计显示，我国已有28万公顷的农田遭受镉污染，这对我国农业可持续发展十分有害。[3]
镉是植物的非必需元素，低浓度的镉对植物 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
也能造成毒害。[4]。 国外研究表明，镉能够对植物的光合作用和蒸腾作用产生抑制，影响植物的代谢，使植物衰老加速，严重影响农产品产量和品质[47]。镉作为一种有毒的致癌物质，在欧盟受到监管。而中国是世界最大的镉金属产区，其产量约占世界的30%。[8]。而且人体内过量的镉元素会导致肺癌和前列腺癌。因此，镉污染问题在中国更因该受到重视。
水稻是一种重要的粮食作物，全球约50%的人口以水稻为主食[9]。水稻能够富集镉，在大宗谷类作物中，水稻具有最强的吸收镉的能力。[10]因此，人类吸收的镉很大程度上来自于水稻。植物在遭受镉胁迫后，体内会产生大量氧自由基，而水稻体内的抗氧化酶会受到影响，植物的质膜系统和一些生物大分子，如：蛋白质、核酸等会受到破坏，植物生长收到抑制[11]。镉对水稻幼苗的毒害具有剂量效应，表现为位于根尖分生区的细胞会产生染色体变异，有丝分裂受到阻碍，从而抑制根系生长[12]。此外，镉会影响水稻水稻叶绿素合成，使叶绿体结构和功能遭到破坏，从而让光合速率下降。镉对地上部分影响低于根系，表现为镉胁迫浓度越高，根冠比越低。[13]。
为了降低土壤重金属元素镉对作物的毒害，研究植物体内对重金属元素的响应基因有很大的意义。
1 材料与方法
1．1 材料与试剂
TENOR网站上水稻根的镉响应基因数据,TENOR网站上水稻茎的镉响应基因数据，(He et al., 2015)[14]文献中的水稻镉响应基因数据，(Weber et al., 2006)[15]上的拟南芥镉响应基因数据
1．2 实验方法
1．2．1水稻镉响应基因数据的获取
在TENOR网站Responsive Gene Search的页面中以Fold Change（FC）值>=1.5，FDR值<0.01的条件下对水稻的根、茎两个部位在上调和下调两种情况下在（不同镉浓度：高浓度、低浓度、超低浓度，不同时间点（高浓度1h、12h、1d、5d，低浓度和超低浓度1d、4d、10d）的基因进行筛选查询，并将其通过NOTEpad+软件进行行格式的转换，最终复制倒入到Excel表格中，形成水稻镉响应基因的初始数据。
1．2．2共有基因的筛选以及venn图的制作
在Excel表格的初始数据中的上调或下调情况下，对相同镉浓度（up高浓度、down高浓度、up低浓度、down低浓度、up超低浓度、down超低浓度）、相同时间点（up1h、down1h、up12h、down12h、up1d、down1d、up4d、down4d、up5d、down5d、up10d、down10d）、相同部位（up根、down根、up茎、down茎）进行比较通过使用VLOOKUP函数并进行筛选求取它们之间的交集，得到交集数据，并使用数据制作交集venn图。
1．2．3 与文献水稻镉响应基因进行比较验证
从NCBI网站查得文献中的水稻镉响应基因数据[1519](He et al., 2015)，筛选出Log2(FoldChange)绝对值≥1的数据，对所筛选基因数据和初始数据进行格式上的转换（从Os*t** 到 LOC_Os*），使所查数据和初始数据的各个分表（不同浓度、不同时间点、不同部位）通过使用VLOOKUP函数和COUNTIF函数进行比较筛选后求取交集。并和原始的交集数据进行比较求取交集。验证所求水稻镉响应基因的正确性。
1．2．4与拟南芥镉响应基因进行比较验证
从NCBI网站查得文献上的拟南芥镉响应基因数据[20](Weber et al., 2006)，筛选出Log2(FoldChange)绝对值≥1的数据，对所查数据进行同源染色体的的转换（从At*g*到 LOC_Os*）。使所查数据和初始数据的各个分表（不同浓度、不同时间点、不同部位）通过使用VLOOKUP函数和COUNTIF函数进行比较筛选后求取交集。并和原始的交集数据进行比较求取交集。
2 结果与分析
2．1 交集数据的比例和fc值
2.1.1根、茎间镉响应基因的差异
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 材料与试剂2
1.2 实验方法 2
1.2.1水稻镉响应基因数据的获取2
1.2.3共有基因的筛选以及venn图的制作2
1.2.3与文献水稻镉响应基因进行比较验证2
1.2.4与拟南芥镉响应基因进行比较验证3
2 结果与分析3
2.1 交集数据的比例和fc值3
2.1.1根、茎间镉响应基因的差异3
2.1.2不同时间点镉响应基因的差异6
2.1.3不同浓度处理镉响应基因差异9
2.2水稻和拟南芥验证结论11
3 讨论 22
致谢24
参考文献25
水稻镉响应基因的生物信息学分析
生命基地122班 任超
引言
引言
农药、化肥和化学产品的大量使用，导致了土壤化学污染问题越来越严重，也使得重金属污染问题成为了全球性的环境问题[1]。镉（Cd）是一种生物毒性强的重金属元素。根据近期的研究，土壤中的镉含量有逐年递增的趋势，这很大程度上归咎于化肥的滥用，工业“废水、废气、废渣”和城市垃圾的排放。此外，土壤中的镉毒性会由于酸雨作用而增强[2]。有统计显示，我国已有28万公顷的农田遭受镉污染，这对我国农业可持续发展十分有害。[3]
镉是植物的非必需元素，低浓度的镉对植物 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
也能造成毒害。[4]。 国外研究表明，镉能够对植物的光合作用和蒸腾作用产生抑制，影响植物的代谢，使植物衰老加速，严重影响农产品产量和品质[47]。镉作为一种有毒的致癌物质，在欧盟受到监管。而中国是世界最大的镉金属产区，其产量约占世界的30%。[8]。而且人体内过量的镉元素会导致肺癌和前列腺癌。因此，镉污染问题在中国更因该受到重视。
水稻是一种重要的粮食作物，全球约50%的人口以水稻为主食[9]。水稻能够富集镉，在大宗谷类作物中，水稻具有最强的吸收镉的能力。[10]因此，人类吸收的镉很大程度上来自于水稻。植物在遭受镉胁迫后，体内会产生大量氧自由基，而水稻体内的抗氧化酶会受到影响，植物的质膜系统和一些生物大分子，如：蛋白质、核酸等会受到破坏，植物生长收到抑制[11]。镉对水稻幼苗的毒害具有剂量效应，表现为位于根尖分生区的细胞会产生染色体变异，有丝分裂受到阻碍，从而抑制根系生长[12]。此外，镉会影响水稻水稻叶绿素合成，使叶绿体结构和功能遭到破坏，从而让光合速率下降。镉对地上部分影响低于根系，表现为镉胁迫浓度越高，根冠比越低。[13]。
为了降低土壤重金属元素镉对作物的毒害，研究植物体内对重金属元素的响应基因有很大的意义。
1 材料与方法
1．1 材料与试剂
TENOR网站上水稻根的镉响应基因数据,TENOR网站上水稻茎的镉响应基因数据，(He et al., 2015)[14]文献中的水稻镉响应基因数据，(Weber et al., 2006)[15]上的拟南芥镉响应基因数据
1．2 实验方法
1．2．1水稻镉响应基因数据的获取
在TENOR网站Responsive Gene Search的页面中以Fold Change（FC）值>=1.5，FDR值<0.01的条件下对水稻的根、茎两个部位在上调和下调两种情况下在（不同镉浓度：高浓度、低浓度、超低浓度，不同时间点（高浓度1h、12h、1d、5d，低浓度和超低浓度1d、4d、10d）的基因进行筛选查询，并将其通过NOTEpad+软件进行行格式的转换，最终复制倒入到Excel表格中，形成水稻镉响应基因的初始数据。
1．2．2共有基因的筛选以及venn图的制作
在Excel表格的初始数据中的上调或下调情况下，对相同镉浓度（up高浓度、down高浓度、up低浓度、down低浓度、up超低浓度、down超低浓度）、相同时间点（up1h、down1h、up12h、down12h、up1d、down1d、up4d、down4d、up5d、down5d、up10d、down10d）、相同部位（up根、down根、up茎、down茎）进行比较通过使用VLOOKUP函数并进行筛选求取它们之间的交集，得到交集数据，并使用数据制作交集venn图。
1．2．3 与文献水稻镉响应基因进行比较验证
从NCBI网站查得文献中的水稻镉响应基因数据[1519](He et al., 2015)，筛选出Log2(FoldChange)绝对值≥1的数据，对所筛选基因数据和初始数据进行格式上的转换（从Os*t** 到 LOC_Os*），使所查数据和初始数据的各个分表（不同浓度、不同时间点、不同部位）通过使用VLOOKUP函数和COUNTIF函数进行比较筛选后求取交集。并和原始的交集数据进行比较求取交集。验证所求水稻镉响应基因的正确性。
1．2．4与拟南芥镉响应基因进行比较验证
从NCBI网站查得文献上的拟南芥镉响应基因数据[20](Weber et al., 2006)，筛选出Log2(FoldChange)绝对值≥1的数据，对所查数据进行同源染色体的的转换（从At*g*到 LOC_Os*）。使所查数据和初始数据的各个分表（不同浓度、不同时间点、不同部位）通过使用VLOOKUP函数和COUNTIF函数进行比较筛选后求取交集。并和原始的交集数据进行比较求取交集。
2 结果与分析
2．1 交集数据的比例和fc值
2.1.1根、茎间镉响应基因的差异
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