改进的激光捕获显微切割技术结合转录组测序技术，揭示了水稻穗分枝分生组织分化过程中的基因表达重编程现象

《BMC Plant Biology》：Improved laser capture microdissection combined with transcriptome sequencing reveals gene expression reprogramming during rice panicle branch meristems differentiation

　　

摘要

背景

每穗的分枝数量与每穗的粒数之间存在强烈的正相关关系，这是决定水稻产量的关键农艺性状。高效准确地鉴定调控穗分枝分生组织发育的基因将有助于高产水稻的培育。

方法

本文介绍了一种优化的激光捕获显微切割（LCM）方法，该方法能够提取高质量的mRNA，并结合3':5'测序来评估水稻LCM样本中的mRNA完整性。利用该方法，我们成功从花序分生组织、初级分枝分生组织和次级分枝分生组织中分离出了高完整性的mRNA，这些mRNA适用于RNA-seq分析。

结果

我们观察到在花序分生组织分化为分枝分生组织的过程中发生了广泛的转录组重编程。许多参与植物激素生物合成、运输和响应的基因在这三种类型的分生组织中表现出显著的差异表达。LCM-qPCR的结果验证了转录组测序数据的准确性。我们从上述差异表达基因中选取了三个基因进行RNA原位杂交分析，结果显示这些基因在初级和次级穗分枝分生组织中的表达水平升高，表明它们可能在调控花序分生组织向分枝分生组织的分化过程中起作用。

结论

我们建立了一种优化的LCM方案，可以从幼嫩的水稻穗、根和茎中分离出高质量的RNA。利用该方法，我们成功从幼嫩的水稻穗中分离出了花序分生组织、初级分枝分生组织和次级分枝分生组织，用于转录组测序。在转录组分析中鉴定出的差异表达基因中，发现了一些已知调控穗分枝分生组织发育的关键基因，这证明了我们建立的LCM方法的可行性和其在鉴定调控水稻穗发育关键基因方面的应用价值。结合改进的激光捕获显微切割技术和转录组测序技术，可以快速鉴定出关键调控基因，例如OsMADS32，该基因的表达水平升高，是一个有潜力提高产量的候选基因。