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user: 3. 结果与分析 3.1. 水稻抗逆基因的查找结果 对8类水稻抗性基因进行搜集和整理，如表1所示，共计500个。其中有一些有多重抗逆性，即有两种或 以上抗逆性。水稻抗逆性和抗性基因在RiceWiki网页上列出(http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/RiceWiki:Stress)。 对这500个水稻抗性基因的基因符号、RAP版本号、TIGR版本号等基因名称进行了统一。 3.2. 对水稻抗逆基因的审编 在RiceWiki上，每一个基因对应一个Wiki页面，对各水稻抗逆基因的审编结果放在对应的RiceWiki的Wiki页面上。从已经审编的基因中挑选几个典型的基因作为例子(图2~图7)，对审编的内容和结果做以下说明。 以基因SNAC1(http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os03g0815100)为例，如图2，首先在页面上方用一句话概括，之后分别对注释信息、研究此基因的实验室、参考文献、结构信息四部分进行审编，关键词汇通常加粗显示。 3.2.1. 注释信息 这是审编过程中最重要的一部分。本文将其大致分为8部分，RiceWiki用户可根据各基因的研究状 Table 1 The number of rice stress-resistance gene 水稻抗性 耐盐 耐寒 耐热 耐旱 抗矮小 抗倒伏 抗白叶枯病 抗稻瘟病 多重抗逆性 单一抗逆性 共计 基因数目 97 55 47 128 161 16 66 87 117 383 500 表1. 水稻抗性基因数量 图2. 审编页面的内容图示(http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os03g0815100) 图3. 功能和GO号的图示(http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os07g0666900) 图4. 突变体的图示(http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os08g0139000) 图5. 水稻基因与其它基因间的关系的图示 (http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os03g0815100) 图6. 亚细胞定位的图示(http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os05g0195200) 况自行添加或删减。如图2中，基因SNAC1(http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os03g0815100)注释信息的审编内容分成了6部分。由于各水稻抗逆基因的研究程度不相同，这8部分的信息并非全部都可获得，故而以不同的基因举例进行说明。 1) 从文献中获取抗逆基因的功能。如图3，经过审编从6篇文献中总结了4条与基因OsNHX1相关的功能信息(http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os07g0666900)。OsNHX1作为Na + 和H + 的交换器在水稻的耐盐性中扮演重要角色，与水稻根部相比，OsNHX1更倾向于在水稻芽的耐盐性中起作用；OsNHX1在 图7. 进化的图示(http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os07g0186200) Na + 从细胞质到液泡的划分中起到重要作用；OsNHX1在Actin1D启动子存在时，其转基因植株可增强耐盐性，在水稻的整个生命周期中，对盐胁迫产生的毒性效应具有缓冲和减轻作用；OsNHX1能够抑制Na + ，Li + 等。 2) GO(Gene Ontology)号[ 22 ] 。从NCBI中可以得到水稻基因对应的GO号信息(并非所有基因都有对应的GO号)，在AmiGO网站[ 23 ] 上有GO号对应的详细信息。整理后将GO号和GO号在AmiGO网站上的链接放到RiceWiki网页上。如图3，以水稻基因OsNHX1(http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os07g0666900)为例，OsNHX1对应5个GO号，在AmiGO网站上可以找到GO的相关信息。这5个GO号中，有2个属于生物过程的GO号：GO：0006814和GO：0006885；有两个属于分子功能类的GO号：GO：0015299和GO：0015385；还有一个属于细胞组件的GO号：GO：0016021。这5个GO号代表的信息分别为：Na + 运输、PH调节、溶质的逆向转运活性、钠的质子逆向转运活性和膜的组成部分。 3) 突变。如图4，主要列举突变体与野生型之间的区别。以基因OsDEG10 (http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os08g0139000)为例，主要搜集了其RNAi转基因植株与野生型植株之间的差别：在高光处理下，RNAi植株显示出更明显的Fv/Fm率；比野生型的叶黄素色素含量低；冷处理后，OsDEG10 RNAi的转基因植株表现出的Fv/Fm率比野生型要低，这表明OsDEG10RNAi的转基因植株对冷胁迫更敏感，OsDEG10可能在冷胁迫和氧化胁迫的应答反应中有着重要作用；在理想的生长条件下，OsDEG10RNAi的转基因植株和野生型植株没有任何形态变异。总的来说，与野生型相比，RNAi的转基因植株对强光和冷胁迫更敏感。 4) 此基因与其他基因的关系。在图5中，以基因SNAC1为例，审编后得到两类和SNAC1 [ 24 ] 相关的基因：SNAC1的靶基因和受SNAC1调控的基因(http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os03g0815100)。OsSRO1c [ 24 ] [ 25 ] 是SNAC1的靶基因，SNAC1能够连接到OsSRO1c的启动子并激活OsSRO1c的表达。OsSRO1c在干旱和氧化胁迫的抗性中扮演双重角色 ，促进气孔的关闭和H 2 O 2 的累积。受到SNAC1调控的基因又分为两类，一个是OsPP18 [ 26 ] ，OsPP18是一种新型的PP2C基因，受到SNAC1的调控，通过调节ROS的稳态能够增强抗旱性和抗氧化性；另一个是和胁迫相关的基因，SNAC1编码一个NAC转录因子，能够调控许多和压力胁迫相关的基因，如DREB1A，CBF，SCOF，Tsi，OSISAP1。 5) 表达。主要收集基因表达的部位(如根，叶等)、受到的胁迫(生物和非生物胁迫等)、过度表达产生的生理形态和功能差别等。以OsNHX1(http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os07g0666900)为例，审编之后得到了7条表达信息，如前三条：在年幼的叶片中，三个OsNHX1的过度表达系(T4， T5， T6)表现出高表达；OsNHX1在根与芽的表达是不同的，在这两个组织中都会受到盐胁迫的刺激；通过半定量RT-PCR和Western印迹分析，对Actin1D启动子下的OsNHX1的过度表达进行了研究。在160 mM的盐胁迫下，转基因的籽苗生长良好，和对照组相比，显示出最小程度的根和芽长度的减少。预测分析表明在160 mM的盐胁迫下，野生型中出现更高的萎黄病。 6) 亚细胞定位。一般情况下，经过实验验证的亚细胞定位信息是确定的。如基因OsSPX1 (http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os06g0603600)，实验结果表明OsSPX1是一个核定位蛋白。但有些特殊基因，如图6，以OsTZF1为例(http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os05g0195200)，其亚细胞定位信息会受到ABA和NaCl的影响，导致OsTZF1在细胞质和细胞核中可能有动态的亚细胞定位模式。 7) 进化。包括此基因所在家族、进化树、序列相似基因、同源基因等。图7中以OsSIK2 (http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os07g0186200)为例进行说明。OsSIK2的两个旁系同源，OsRLK1(Os06g0203800)和OsRLK2(Os02g0777400)；OsSIK2和LP2氨基酸的同一性只有18.04%，OsSIK1、OsSIK2和LP2蛋白都属于LRR-RLK基因家族，系统进化分析表明三个蛋白都属于不同的亚组。 8) 知识的延伸。这一环节主要涉及到基因所在家族以及基因家族中其它重要基因的信息概括、和此基因拥有类似功能的基因的相关信息等。如基因OsSIK2，属于LRR-RLK基因家族，审编后用图和文字对RLK的相关信息和功能进行了说明(http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os07g0186200)。 3.2.2. 研究此基因的实验室 以基因OsNHX1为例，审编后得到14个研究此基因的实验室 (http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os07g0666900)。将研究此基因的相关实验室放到RiceWiki的网页中一方面保护了各实验室的科研著作权，另一方面可以使研究人员清楚的了解有哪些实验室参与了这个基因的研究，方便研究人员之间的交流沟通，此外可以吸引更多实验室的科研人员可以加入到RiceWiki中来，将其实验室研究基因的相关信息放到RiceWiki页面上，实现资源共享。 3.2.3. 参考文献 以OsNHX1为例，审编过程中引用了13篇文献(http://RiceWiki.big.ac.cn/index.php/Os07g0666900)。RiceWiki网页上关于基因的信息均来自于相关的文献，对审编的基因信息的各个环节都表明出处。另外，引用的文章在审编过程中出现的次数也会加以标明，如此一来，不仅保护了原文献作者的著作权，而且对今后的修改和查阅提供了方便。如果用户对某个审阅的内容感兴趣或出现疑虑，都可以通过后面标注的相关引用找到审阅内容的原出处。 3.2.4. 结构信息 以表格的形式出现，使研究人员直观了解基因结构信息。包括基因版本、结构图示、编码序列等。 3.3. 审编质量的评分 根据评分细则，贡献值CS为782.82，总编辑量为782820，平均编辑质量为1。 3.4. 水稻抗逆基因的分析 本文主要从PPI、共表达和GO分析对500个水稻抗逆基因进行了分析。 3.4.1. 水稻蛋白互作网络 水稻的各项生命活动不是单独靠某个蛋白完成的，而是依靠蛋白互作完成的。基于对水稻抗逆基因之间是否会通过蛋白互作完成某些生物功能的猜想，对水稻抗逆基因对应的PPI进行了分析。利用PRIN(Predicted Rice Interactome Network)的方法[ 27 ] ，首先对500个抗逆基因对应的蛋白互作进行统计，如图8(a)，得到2334个蛋白之间的4068个蛋白互作的网络图，即500个抗逆基因对应4068个蛋白互作，这些水稻抗逆基因对水稻各项生命活动至关重要。之后分析了500个水稻抗逆基因之间的蛋白互作，得到了135个蛋白间的213个蛋白互作网络。在这213个蛋白互作中，有135个是自身的蛋白互作。去除这些自身互作(可能形成了二聚体)，如图8(b)，得到了61个蛋白质间的78个蛋白互作的网络图。 3.4.2. 共表达分析 共表达水平由皮尔森系数(PCC)决定[ 28 ] ，由下面方程式计算PCC [ 28 ] 。若r大于零，值越高，表达正相关性越大；若r小于零，值越低，表达负相关性越大。 鉴定Ho等人的数据[ 28 ] ，整理165个不同处理下的芯片数据，利用R软件包AFFY计算，得到各基因表达，随后计算PCC。 对图8(b)中的78个蛋白互作进行了PCC的计算，将其r值从(−1， 1)这个区间每0.1为一个间隔做r值的百分比统计。结果显示在(−1.0， −0.6)区间的百分比统计为0。如图9所示，发现有9.46%的蛋白对会互相抑制(PCC值小于−0.3)，协同作用的可能性(PCC值大于零)比抑制作用的可能性(PCC值小于零)要大，共表达趋势明显的占21.61% (PCC值大于0.3)。从侧面说明这些抗逆基因编码的蛋白能够互作。 3.4.3. GO分析 GO用三种语义(分子功能、细胞组件、生物过程)描述基因及其产物。本文应用argiGO [ 29 ] 的SEA工具和Fisher统计法。将显著性水平高的GO语义和对应各GO语义的基因数占总数的百分比进行统计。如图10，蓝色代表水稻抗逆基因，绿色代表背景基因(Oryza sativa MSU7.0)。基因百分比比较高的有：细胞过程、代谢过程、结合和对刺激的应答等。其中，对刺激的应答(生物过程类)基因百分比为50.1%，而 图8. 水稻抗逆基因的蛋白互作网络 (a) 为500个水稻抗逆基因的蛋白参与的蛋白互作网络；(b) 为 500个水稻抗逆基因之间的蛋白互作网络 图9. 水稻抗逆基因之间的PPI中的PCC值 图10. GO注释中的基因百分比 图11. 和胁迫相关的GO语义的显著性水平 在背景组中为20.2%。 在生物过程类的GO语义中，和压力胁迫相关的基因节点颜色深，表明其显著性高。选其作为结点，边表示关系。每个GO语义框中通常会有以下信息：GO语义及其描述、对应此GO语义的抗逆基因的数目和对应到GO语义的背景(Oryza sativa MSU7.0)的基因的数目。如图11，463个抗逆基因有GO语义； 背景(Oryza sativa MSU7.0)有34296个基因有GO语义。以“对刺激的应答”语义框为例，有232个抗逆基因有此GO语义，表明和生物胁迫相关的语义的显著性水平非常高。 在生物过程类的GO语义中，GO的显著性水平比较高的有：对刺激的应答、生物调节、细胞过程、代谢过程等。图11中，我们选取了5个和胁迫相关的深颜色的结点：1) GO：0050896 (对刺激的应答)；2) GO：0009719 (对生物体内部刺激的应答)；3) GO：0009628 (对非生物刺激的应答)；4) GO：0009607 (对生物刺激的应答)；5) GO：0006950 (对压力的应答)。在463个有GO语义的水稻抗逆基因中，分别对应上述5个GO语义的基因数目为：232、87、131、53、170个。根据箭头的颜色和形状可以得出这5个GO语义的关系：对刺激的应答是对生物体内部刺激的应答、是对非生物刺激的应答、是对生物刺激的应答、是对压力的应答。