发菜(Nostoc flagelliforme Born.et Flah.)是干旱荒漠地区的主要生物固氮资源和先锋植物。在长期进化过程中,发菜进化出一套有别于陆生植物的耐旱机制,对干旱的耐受能力极强,能在极度干燥的条件下存活数十年甚至上百年,复吸水后仍可迅速恢复代谢活性。开展发菜响应干旱胁迫的差异基因及代谢网络的研究,不仅对认识发菜耐旱的分子机制和由水生到陆生的进化机理有重要意义,而且可为今后运用转基因技术将发菜耐旱相关基因转入主要作物、草类及林木,培育耐旱植物品种等提供分子生物学基础和基因资源。发菜是一种具有丰富胶质鞘、色素和多糖的陆生蓝藻。采用OmegaRNA提取试剂盒、Trizol RNA提取法和天根试剂盒法及优化后的Omega RNA提取试剂盒法、Trizol法和天根试剂盒法从发菜藻体中提取RNA,并用核酸浓度测定仪和琼脂糖凝胶电泳检测提取的总RNA质量。结果表明,优化前后的Trizol法均无法提取到发菜总RNA;利用Omega试剂盒法可以获得发菜总RNA,但伴有杂质污染;利用天根试剂盒法可获得发菜总RNA,进一步改进和优化天根试剂盒法的提取程序,获得的发菜总RNA23S和16S条带清晰,A260/A280和A260/A230分别为2.06和2.08。研究结果为深入开展发菜转录组研究奠定了基础。以充分吸水4小时的发菜藻体(4HAR)为对照组,吸水后干旱胁迫6小时和48小时(6HAD、48HAD)为两个处理。对样品进行RNA的提取、文库构建、转录组测序和数据分析。从原始总reads中去掉接头和低质量的reads后,获得clean reads分别为:4HAR为5965413,6HAD 为 6269853,48HAD 为 9041367。将 clean reads 质量评估后进行表达分析。差异表达基因分析结果发现:6HAD显著上调和下调表达的基因数分别是379个和36个,48HAD显著上调和下调表达的基因数分别是502个和158个。GO富集分析显示,6HAD处理组共有1000个项目,其中15个项目受到显著影响,属于生物过程的项目有13个,属于分子功能的项目有2个,没有属于细胞组分的显著富集项。其中,在生物过程相关的项目中,单一生物运转(single-organism transport)项目所包含的差异基因数目最多共有36个,31个差异基因为上调表达,5个差异基因为下调表达。其它14个显著项目所含差异基因均为上调表达。48HAD处理组的项目数共有1266个,属于生物过程的项目数为756个,属于分子功能的项目数为378个,属于细胞组分的项目数为132个,且所有项目中没有显著富集项。KEGG数据库比对分析表明,6HAD有36个差异基因,48HAD有63个差异基因。6HAD处理下有5个显著pathway,分别为淀粉和蔗糖代谢途径(Starch and sucrose metabolism)、不饱和脂肪酸合成途径(Biosynthesis of unsaturated fatty acids)、光合作用(Photosynthesis)、戊糖磷酸途径(Pentose phosphate pathway)和类胡萝卜素合成途径(Carotenoid biosynthesis),共包含了 19个差异基因,有16个上调表达的差异基因,3个下调表达的差异基因。而48HAD处理下有2个显著pathway,包含了 9个差异基因,且均是上调表达。