水資源的供給隨氣候變遷異常而導致水稻產量大幅損失，而現行農業技術對 於產量的維持與提昇仍有限，因此必須就遺傳層次的改良才能因應糧食問題。然 而耐旱機制是多數量性狀遺傳，受到不同基因型和環境的影響故不易探討，本研 究期望歸納出水稻轉錄體在乾旱下的反應與耐旱機制，藉由資訊的交叉整合加速 國內耐旱水稻育種並調整旱稻栽培模式及策略。
DEGs 的功能會隨著乾旱處理時期以及基因型而改變，不同秈稻在乾旱初期 的反應相似但 24hr 及回復期則漸漸採取不同機制，特別是細胞溝通與細胞壁內 的生理反應。而基因型的差異以 SM47 較為明顯，SM47 獨特的耐旱相關基因功 能包含訊息傳遞及碳水化合物代謝路徑等，在 SM47 與 HY15 共同調控的 DEGs 同樣存在許多逆境調控相關基因。另外利用生資軟體分析秈稻地上部轉錄體也定 位出 IR64 與 SM47 間的 SNP。SM47 的生長勢及耐旱生理指標均顯示其具有耐 旱特性，推測可能主要是由於滲透調節物質、活化氧族清除者的生合成所造成。
這些存在不同基因型的 DEGs 均可能為耐旱候選基因，然而仍需要進一步的研究 以驗證功能。這些結果期望能提供乾旱反應的背景知識並加速耐旱水稻的育成。
45
表 1、使用不同參考基因體與生資工具的序列比對 (mapping) 結果
Table 1. Mapping of RNA-Seq reads obtained from shoot samples of 5 indica rice genotypes by different reference genomes and assembly tools
Library Raw
TopHat：以 9311 為參考基因體且在 TopHat 中操作；OsNB1_TopHat：以日本晴 (IRGSP-1.0) 為參考基因體且在 TopHat 中操作。0hr 為控制組，乾旱處理則是以 23.3% PEG 6000 模擬滲透壓－0.6 Mpa 的乾旱逆境，將三葉齡水稻處理 3 小時 (3 hr)、24 小時 (24 hr) 以及處理 24 小時後回復 24 小時 (R 24 hr)。
46
表 2、RNA-Seq 序列片段以日本晴 mapping 的結果
Table 2. Mapping of RNA-Seq reads obtained from shoot samples of 5 indica rice genotypes into MSU rice 7.0 reference genome
Raw reads Mapped
47
表 3、SM47 與 HY15 在乾旱下正向調控的 DEGs (數值為以 log2為底的比值 (乾旱處理/控制組))
Table 3. List of up-regulated DEGs in SM47 and HY15 (the fold change is calculated as log2 (drought/control))
Feature ID Annotation SM47 IR64 HY15 TCN1 LOC_Os01g50910.2 late embryogenesis abundant protein, group 3 12.19 12.73 0.00 11.82 12.62 0.00 11.12 11.55 0.00 4.25 4.43 -7.20 LOC_Os10g39110.1 expansin precursor 10.36 9.41 0.00 10.07 9.79 6.32 11.11 9.64 0.00 6.11 4.33 -4.68 LOC_Os12g32610.1 expressed protein 11.54 12.07 6.05 7.05 7.31 2.30 7.30 7.63 -4.40 6.73 5.22 1.98 LOC_Os02g26470.1 expressed protein 10.92 12.37 0.00 3.82 5.80 0.98 5.78 6.89 -5.22 5.53 6.87 0.98 LOC_Os07g34570.2 FAD dependent oxidoreductase domain containing protein 10.57 9.54 0.00 10.57 8.37 0.00 7.90 6.02 -3.74 10.30 9.00 0.00 LOC_Os02g57840.1 remorin C-terminal domain containing protein 12.58 12.38 0.00 5.09 5.06 -7.00 6.14 5.12 -6.33 12.04 11.91 0.00 LOC_Os06g44190.1 expressed protein 11.02 11.35 0.00 3.77 4.34 -6.47 5.54 4.39 -6.38 10.74 11.73 6.38 LOC_Os03g12890.5 aminotransferase domain containing protein 3.26 3.09 0.84 2.50 2.80 1.33 5.77 6.70 4.04 3.20 4.84 1.40 LOC_Os02g55890.1 inorganic H+ pyrophosphatase 2.38 2.30 0.89 3.11 2.62 1.57 4.30 4.97 4.06 4.06 4.14 2.08 LOC_Os09g33930.3 farnesyltransferase/geranylgeranyltransferase type-1 subunitalpha 2.06 2.51 1.40 0.60 0.90 0.43 7.19 7.71 6.70 0.43 0.55 0.26
48
LOC_Os01g37200.1 retrotransposon protein, putative, Ty3-gypsy subclass 5.32 4.08 -0.05 5.35 3.49 0.42 8.92 7.02 3.30 0.00 0.00 0.00 LOC_Os03g07780.1 transposon protein, putative, unclassified 4.46 2.80 5.09 6.37 1.09 -2.79 9.33 6.08 1.05 0.44 2.55 0.98 LOC_Os10g19919.2 retrotransposon protein, putative, Ty3-gypsy subclass 6.94 5.34 -4.07 5.78 4.51 -1.02 11.06 9.90 6.59 6.74 5.17 2.79 LOC_Os03g53340.1 HSF-type DNA-binding domain containing protein 7.06 2.31 -1.05 4.58 1.75 -6.76 12.00 9.41 5.14 5.86 3.80 0.20 LOC_Os05g41490.1 circadian clock coupling factor ZGT 3.43 3.16 -1.31 3.98 4.09 -2.60 10.51 9.67 3.92 6.17 6.24 0.98 LOC_Os06g04480.1 expressed protein 1.85 1.88 -0.23 1.84 1.46 -0.28 11.13 10.56 0.00 6.00 5.22 2.30 LOC_Os01g06560.2 transcription factor HBP-1b 5.03 4.92 1.07 4.29 2.76 1.25 11.18 10.83 9.48 4.56 3.66 2.33 LOC_Os07g36544.2 serine/threonine-protein kinase receptor precursor 2.56 1.72 -0.20 2.24 2.37 1.26 10.47 10.50 8.93 2.39 2.62 1.27 LOC_Os04g57340.1 AP2 domain containing protein 3.38 2.39 -1.37 5.86 4.89 3.07 11.74 10.72 7.52 5.69 3.09 2.15 LOC_Os02g07760.2 aldehyde dehydrogenase 3.24 4.71 1.01 0.92 3.60 -1.62 11.02 13.28 0.00 2.52 3.37 -9.05 LOC_Os11g05170.1 expressed protein 9.46 12.03 0.00 2.77 5.37 0.57 10.07 10.91 6.82 8.54 9.99 6.34 LOC_Os04g43200.2 caleosin related protein 8.24 10.80 0.00 0.65 2.75 -2.02 10.62 10.62 7.44 9.61 9.72 0.00 LOC_Os06g32610.1 expressed protein 10.17 12.42 6.11 3.48 5.46 0.40 10.52 11.82 6.68 6.00 7.19 2.30 LOC_Os01g24710.4 jacalin-like lectin domain containing protein 5.02 6.26 2.57 4.29 6.02 2.57 11.94 14.23 9.67 4.73 7.50 3.91 LOC_Os10g31330.4 retrotransposon protein, putative, unclassified 2.12 3.84 2.27 2.72 3.09 2.43 9.63 10.28 10.79 9.37 7.48 9.00 LOC_Os09g02180.1 expressed protein 11.29 12.07 6.55 9.63 11.74 6.55 10.23 11.28 7.53 8.93 12.91 6.47 LOC_Os03g57900.1 zinc finger A20 and AN1 domain-containing stress-associated protein 2.41 2.60 0.03 2.26 2.46 0.46 2.62 2.58 1.25 2.10 1.97 0.43
LOC_Os07g49270.1 AMP deaminase 2.62 2.57 0.30 2.43 2.61 0.36 2.60 2.81 0.12 2.11 2.08 0.13
LOC_Os01g22352.1 peroxidase precursor 2.42 2.54 0.66 2.07 2.17 1.21 2.37 2.64 1.33 1.45 1.76 0.56 LOC_Os06g43640.2 Ser/Thr protein phosphatase family protein 2.14 2.11 0.10 1.94 2.02 0.28 2.00 2.44 0.45 1.83 2.43 0.38 LOC_Os03g16670.1 haloacid dehalogenase-like hydrolase family protein 2.22 2.01 0.47 1.87 1.97 0.00 2.32 2.32 0.39 1.95 2.47 0.13 LOC_Os01g03914.2 cation efflux family protein 2.21 2.11 0.25 1.79 2.11 0.66 2.40 2.60 0.99 2.18 2.84 1.22
49 LOC_Os06g37140.2 retrotransposon protein, putative, Ty3-gypsy subclass 3.72 3.31 0.04 2.73 2.04 -0.42 5.19 4.27 0.30 4.61 3.66 1.15 LOC_Os05g38290.2 protein phosphatase 2C 4.43 3.88 0.54 4.12 3.15 -1.60 4.59 3.63 -0.40 4.33 3.26 0.39 LOC_Os05g04630.4 retrotransposon protein, putative, SINE subclass 8.18 7.71 0.00 0.00 8.34 0.00 -1.27 0.80 -6.68 3.16 2.84 0.56
50
LOC_Os11g05410.2 Ser/Thr protein phosphatase family protein 11.20 11.54 7.43 4.28 5.28 1.40 5.17 5.66 0.90 4.37 4.67 1.68 LOC_Os07g43604.1 expressed protein 9.55 10.65 6.57 4.65 5.61 3.35 3.52 4.91 1.19 3.97 4.75 2.46 LOC_Os06g46900.2 phosphosulfolactate synthase-related protein 6.45 9.42 4.95 0.46 3.29 0.00 1.80 4.41 0.43 0.16 4.99 2.08 LOC_Os01g04380.1 HSP20/alpha crystallin family protein 8.93 12.26 4.66 1.88 5.98 -1.02 2.44 3.92 0.05 5.04 9.27 6.16 LOC_Os03g61910.2 retrotransposon protein, putative, unclassified -0.09 -1.24 2.66 -2.87 0.47 2.23 -1.35 0.68 2.29 -8.27 -8.27 1.44
51
表 4、顯著正向與負向調控之 DEGs 參與之代謝路徑
Table 4. List of significant enriched pathways which up- and down-regulated DEGs involved in Pathway Term Pathway ID Input
number Carbon fixation in photosynthetic
organisms dosa00710 26 73 0.00 0.23
Glyoxylate and dicarboxylate metabolism dosa00630 21 56 0.01 0.23 Carbon metabolism dosa01200 54 202 0.01 0.31 Alanine, aspartate and glutamate
metabolism dosa00250 16 44 0.02 0.31
alpha-Linolenic acid metabolism dosa00592 13 33 0.02 0.31 Pentose phosphate pathway dosa00030 16 46 0.03 0.31 Photosynthesis dosa00195 17 50 0.03 0.31 Linoleic acid metabolism dosa00591 7 14 0.04 0.31 Cutin, suberine and wax biosynthesis dosa00073 7 14 0.04 0.31 Biosynthesis of secondary metabolites dosa01110 160 738 0.04 0.31 Butanoate metabolism dosa00650 10 25 0.04 0.31 Biosynthesis of unsaturated fatty acids dosa01040 13 37 0.04 0.31 Fatty acid degradation dosa00071 14 41 0.04 0.31 Glycolysis / Gluconeogenesis dosa00010 31 115 0.04 0.31 註:
Input number: DEGs 中參與此代謝途徑的基因數量
Background number: 資料庫中此代謝途徑的所有基因數量
52
表 5、SM47 的點突變分布情形
Table 5. The distribution of point mutations exsisted in SM47
Region SNP
5' UTR 1
3' UTR 4
Intron 4
Non synonymous coding 9 Synonymous coding 6 Early stop gained 1
53
表 6、SM47 中候選突變基因的定位結果
Table 6. List of cadidate genes that SNP identified in SM47
Trancript_ID SNP Type Annotation change
in aa.
IR64 SM13 SM47 HY15 TCN1
3hr 24hr R24hr 3hr 24hr R24hr 3hr 24hr R24hr 3hr 24hr R24hr 3hr 24hr R24hr LOC_Os03g53550 G→A 3' UTR retrotransposon protein 0.00 0.00 0.00 -7.79 -7.79 -7.79 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 LOC_Os08g02050 G→A 3' UTR protein kinase family protein -0.12 -0.22 -0.06 0.99 0.89 0.93 0.01 -0.05 0.03 0.29 0.26 0.11 0.09 0.18 -0.08 LOC_Os06g25950 G→T 3' UTR expressed protein -0.74 -0.40 0.35 6.99 6.72 9.32 -0.12 -0.47 0.71 -0.03 -0.63 1.24 0.53 -0.33 1.11 LOC_Os11g03540 G→C 3' UTR AP2 domain containing protein -1.93 -1.18 -0.90 5.77 6.31 8.13 -1.40 -0.67 0.58 -3.12 -0.63 -0.31 -0.39 -1.59 -0.11 LOC_Os12g42610 A→G 5' UTR YABBY domain containing protein -0.25 -0.14 0.14 2.44 2.41 2.72 -0.18 -0.12 0.42 -0.49 -0.45 -0.05 -0.49 0.03 0.39 LOC_Os10g12480 C→T Stop gained transposon protein, En/Spm Q/* -0.64 -0.38 -0.73 7.35 6.21 7.51 -1.08 0.61 0.19 -0.05 0.12 0.40 0.33 0.60 0.87 LOC_Os11g03190 C→A Non synonymous coding expressed protein G/V -4.79 -4.79 0.98 0.00 5.74 4.72 5.87 4.80 0.00 5.75 4.91 0.00 5.15 0.00 0.00 LOC_Os07g09590 C→T Non synonymous coding bHLH transcription factor A/T -0.93 0.09 0.98 7.62 6.76 8.74 -0.94 -0.34 -0.05 -0.12 -0.95 0.47 -0.78 -1.40 -0.24 LOC_Os06g10690 C→T Non synonymous coding PHD-finger domain containing protein V/M -0.04 -0.09 -0.26 1.26 0.94 0.79 0.03 0.03 -0.11 -0.26 -0.28 -0.28 -0.30 -0.03 -0.17 LOC_Os10g24004 C→T Non synonymous coding expressed protein R/Q 2.07 2.26 2.57 7.78 9.40 9.21 0.83 0.64 2.10 0.00 4.88 4.72 0.00 0.00 0.00 LOC_Os04g41640 G→A Non synonymous coding HEV2 - Hevein family protein precursor A/V 2.06 3.84 3.48 9.04 11.35 9.85 1.23 3.29 1.81 2.29 3.49 1.53 2.45 3.87 3.52 LOC_Os04g43140 A→C Non synonymous coding DEAD-box ATP-dependent RNA helicase L/W -0.73 -0.27 0.21 0.11 0.27 0.41 -0.71 -0.24 0.14 -0.71 -0.54 -0.06 -0.97 -1.08 -0.17 LOC_Os05g49610 G→A Non synonymous coding ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase V/M -0.17 -0.55 0.36 8.73 8.82 8.93 -0.08 -0.18 0.59 -0.22 -0.54 0.30 -0.24 -0.48 0.24 LOC_Os06g48500 C→T Non synonymous coding expressed protein A/V 1.08 1.56 1.54 2.77 3.40 3.26 1.06 1.27 0.50 1.39 1.65 1.82 1.32 1.32 1.20 LOC_Os04g49940 G→A Non synonymous coding expressed protein S/N 0.04 0.27 1.17 -0.18 0.12 -0.19 0.26 0.14 0.66 0.15 -0.38 0.21 0.18 -0.27 0.39
註:
數值為以 log2為底的比值 (乾旱處理/控制組)
54
表 7、TCN1 在乾旱下獨特負向調控的 DEGs (數值為以 log2為底的比值 (乾旱處理/控制組))
Table 7. List of TCN1 specific down-regulated DEGs (the fold change is calculated as log2 (drought/control))
Feature ID Annotation 3hr 24hr R 24hr Feature ID Annotation 3hr 24hr R 24hr
LOC_Os04g35520.1 OsAPx7 -12.05 -2.51 -2.23 LOC_Os05g11064.1 expressed protein -7.41 -7.41 -7.41
LOC_Os03g48940.3 chloride channel protein CLC-d -10.85 -0.66 -0.68 LOC_Os09g32510.2 BHLH transcription factor -7.40 -1.22 0.60 LOC_Os08g06110.4 MYB family transcription factor -10.80 -0.23 -10.80 LOC_Os07g44670.1 retrotransposon protein -7.28 -4.37 -1.31 LOC_Os03g16070.2 expressed protein -10.10 -2.55 -0.23 LOC_Os08g06800.1 retrotransposon protein -7.27 -7.27 -7.27 LOC_Os12g20390.1 expressed protein -9.54 -9.54 -9.54 LOC_Os12g01290.1 ulp1 protease family protein -7.24 -7.24 -7.24 LOC_Os09g06950.1 expressed protein -9.38 -9.38 -9.38 LOC_Os11g14160.1 transposon protein, Pong sub-class -7.20 -7.20 -7.20
LOC_Os01g33615.1 expressed protein -8.98 -8.98 -8.98 LOC_Os03g59774.1 expressed protein -7.18 -7.18 -7.18
LOC_Os02g11705.1 expressed protein -8.71 -2.50 0.79 LOC_Os11g07980.1 ion channel nompc -7.05 -7.05 -7.05
LOC_Os08g15149.1 oxidoreductase, 2OG-Fe oxygenase family protein -8.64 -4.08 -1.87 LOC_Os03g47050.1 expressed protein -7.04 -7.04 -7.04
LOC_Os04g40630.1 BTBZ4 -8.62 -2.64 -0.48 LOC_Os08g30370.1 expressed protein -6.99 -6.99 -6.99
LOC_Os08g25050.1 PIF-like orf1 -8.62 -8.62 -8.62 LOC_Os02g20890.1 transposon protein, Mutator sub-class -6.90 -6.90 -6.90 LOC_Os02g37800.1 lecithin:cholesterol acyltransferase -8.55 -8.55 -8.55 LOC_Os09g17920.1 transposon protein, CACTA, En/Spm sub-class -6.89 -6.89 -6.89
LOC_Os11g11940.1 MLA10 -8.35 -8.35 -8.35 LOC_Os12g35465.1 expressed protein -6.79 -6.79 -6.79
LOC_Os01g02560.1 Ser/Thr receptor-like kinase -8.31 -8.31 -8.31 LOC_Os01g09370.1 ankyrin repeat domain-containing protein 28 -6.62 -6.62 -6.62 LOC_Os03g61910.2 retrotransposon protein -8.27 -8.27 1.44 LOC_Os10g19970.1 expressed protein -6.24 -6.24 -6.24 LOC_Os11g11950.1 disease resistance protein RPM1 -8.14 -8.14 -8.14 LOC_Os08g23200.1 transposon protein, Ac/Ds sub-class -6.12 -6.12 -6.12 LOC_Os11g35274.1 protein kinase domain containing protein -8.08 -4.91 -8.08 LOC_Os10g05810.1 transposon protein, Mutator sub-class -6.04 -6.04 -6.04
LOC_Os09g11160.1 expressed protein -7.79 -7.79 -7.79 LOC_Os08g06210.1 expressed protein -6.01 -6.01 -6.01
LOC_Os10g24094.2 expressed protein -7.77 -7.77 -7.77 LOC_Os12g36750.1 expressed protein -5.87 -0.50 -2.61
LOC_Os11g14150.1 transposon protein, Pong sub-class -7.76 -7.76 -7.76 LOC_Os12g16290.1 isoflavone reductase -5.41 -5.41 -2.61 LOC_Os11g39660.1 transposon protein, Ac/Ds sub-class -7.65 -7.65 -7.65 LOC_Os10g02880.1 O-methyltransferase -5.37 -5.37 -5.37 LOC_Os06g19200.1 expressed protein -7.64 -7.64 -7.64 LOC_Os11g10570.1 NBS-LRR disease resistance protein -4.51 -4.87 -7.99
LOC_Os08g09610.1 expressed protein -7.56 -3.37 -7.56 LOC_Os08g28010.1 expressed protein -4.31 -7.96 -7.96
LOC_Os04g40180.1 expressed protein -7.41 -7.41 -7.41 LOC_Os04g24220.1 OsWAK32 - OsWAK receptor-like protein kinase -4.09 -3.57 -9.79 LOC_Os03g03120.1 transposon protein, Mutator sub-class -7.41 -7.41 -7.41 LOC_Os09g12050.1 retrotransposon protein -2.37 -6.89 -6.89
55
表 8、水稻已知耐旱相關基因
Table 8. List of drought related genes that have known in rice
Feature ID Annotation IR64 SM47 HY15 TCN1
No apical meristem protein
3.74 2.67 0.57 4.05 3.85 -1.37 4.87 3.56 1.34 4.52 3.97 1.56
LOC_Os12g03040.1 2.89 3.28 0.40 3.69 3.74 0.57 3.29 3.41 1.32 3.13 3.52 0.91
LOC_Os05g10620.2 2.91 2.22 1.18 5.51 5.52 3.83 3.82 4.17 2.51 2.03 0.66 0.45
LOC_Os02g36880.1 1.36 1.69 0.22 3.04 2.89 1.72 1.96 2.19 0.42 2.73 2.56 1.42
註: 僅列出部分在材料間表現差異較多的基因，並且每個基因至少在一種材料中的表現量總和 RPKM ≥ 15。數值為以 log2為底的比值 (乾旱處理/控制組)。
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圖 1、耐旱水稻之功能基因體學研究與品種育成計畫
Figure 1. Breeding of drought-resistant rice varieties through genomics strategies 計畫內容包含四個子計畫，分別為 (1) 分子標幟輔助耐旱水稻之選育 (2) 水稻耐旱基因之定位選殖與功能研究 (3)耐旱水稻生理反應、機制和代謝產 物之研究 (4) 以次世代定序進行轉錄體研究來探討水稻耐旱機制。
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圖 2、五種秈稻在乾旱處理下之外表形態
Figure 2. Phenotypes of 5 indica rice genotypes during drought treatments
乾旱條件為 23.3% PEG 6000 處理 3 小時 (3 hr)、24 小時 (24 hr) 以及乾旱 24 小時後回復正常水耕液 24 小時 (R 24 hr)。與控制組比較，IR64 與突變 系處理 3 hr 後可以看出莖稈倒伏傾斜程度不一，以 IR64 傾斜幅度最大，SM47 次之，而 SM13 改變最少。24 hr 處理後，IR64 除了莖稈倒伏嚴重，葉片從 尖端開始捲曲且葉面積縮小幅度最明顯；R 24 hr 可以發現 IR64 長出些許嫩 綠的新葉，然而捲曲萎凋的老葉仍佔大部分。至於 HY15 以及 TCN1 在乾旱 處理後的形態差異較不明顯，不過在根系方面，HY15 的根長均比 TCN1 的 長，可能有助於長時間缺水逆境下的水分吸收能力。值得特別注意的是，
SM13 雖然較不受乾旱逆境影響生長，擁有明顯的耐受特性，然而它在正常 情況下的生長勢較弱。
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圖 3、即時聚合酶連鎖反應 (Real-time PCR) 分析乾旱相關基因之表現量 Figure 3. Quantification of transcripts of drought related genes by real-time RT-PCR
本實驗挑選乾旱調控相關的轉錄因子 OsDREB2A 以及 OsNAC6，以及選擇調 控細胞骨架的 formin protein 作為內部對照，偵測兩者在樣品遭遇乾旱逆境 下的基因表現量，乾旱處理的時間點包括 3、12、24 小時以及復水 24 小時。
OsDREB2A 在逆境下的變化以 SM47 最明顯，在乾旱 3 小時的表現量以 SM47 為最高，其次為 TCN1、SM13 以及 HY15 的 OsDREB2A，而 IR64 卻不增反 減。隨著乾旱時間增加 OsDREB2A 的表現量也趨於平常狀態，然而在復水 階段，SM47 的表現量又上升約 1 倍，IR64 及 HY15 也輕微增加。OsNAC6 在逆境下的變化也以 SM47 最明顯，與 SM13 及 TCN1 同樣在 3 小時的表現 量達最高，不過只有 SM47 在復水期的表現量為次之，而 IR64 及 HY15 則 是在乾旱 24 小時達最高。
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圖 4、SM13、SM47、IR64、HY15 與 TCN1 中正向及負向調控之差異表現基因 (DEGs) 的數量變化
Figure 4. Number of up- and down-regulated DEGs in SM13, SM47, IR64 and TCN1 DEGs 的篩選條件為處理組與控制組之比值取 log2 ≥ 1 或 ≤ -1，且設定顯著 標準為 p-value ≤ 0.05。3 hr、24 hr 以及 R 24 hr 表示秈稻在 PEG 乾旱處理 3 hr、
24 hr 以及 R 24 hr 下的基因數量；all 則為三者取聯集，表示至少在一種處 理時期有顯著差異的基因數量。
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圖 5、5 種秈稻在乾旱下的 DEGs 表現量分群分析
Figure 5. Hierarchical cluster analysis of DEGs under drought treatments in 5 indica rice
Heatmap 包含 3263 個 DEGs 在乾旱下的基因表現，DEGs 的篩選條件為處理 組與控制組之比值取 log2 ≥ 1 或 ≤ -1，並設定顯著標準為 p-value ≤ 0.05，且 為避免篩選到表現量過低的基因，每個基因至少在一種材料中的表現量總和 RPKM ≥ 15。(A) 數值為原始基因表現量，A、B、C、D 以及 E 分別表示 IR64、
SM13、SM47、HY15 以及 TCN1；1、2、3 以及 4 則表示在 0 hr、3 hr、24 hr 以及復水 24 hr 的時間點；(B) 數值為 log2為底的比值 (乾旱處理/控制組)，
a、b、c、d 以及 e 分別表示 IR64、SM13、SM47、HY15 以及 TCN1。1、2 以及 3 則表示在 3 hr、24 hr 以及復水 24 hr 的時間點。所有基因排列順序皆 以階層式分群法 (hierarchical clustering) 分析基因表現趨勢。
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圖 6、SM47 與 HY15 在乾旱下正向調控的 DEGs 之分群分析
Figure 6. Hierarchical cluster analysis of up-regulated DEGs in SM47 and HY15 用 heatmap 將 DEGs 表現量趨勢分群 (圖 5) 後挑出 SM47 相對於 IR64 或者 HY15 相對於 TCN1 有差異的基因群，結果一共列出 103 個基因 ，其中一 共有 26 個 expressed protein 以及 17 個非生物逆境刺激相關基因。數值為 log2
為底的比值 (乾旱處理/控制組)，b、c、d 以及 e 分別表示 SM47、IR64、HY15 以及 TCN1。1、2 以及 3 則表示在 3 hr、24 hr 以及復水 24 hr 的時間點，數 值皆為處理組與控制組的 log2 foldchange。所有基因排列順序皆以階層式分 群法 (hierarchical clustering) 分析基因表現趨勢。
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圖 7、以 venn diagram 分析 SM47、IR64、HY15 與 TCN1 在乾旱處理下的 DEGs Figure 7. Venn diagrams of DEGs during drought treatments in SM47, IR64, HY15
and TCN1
DEGs 的篩選標準為處理組與控制組之比值取 log2 ≥ 1 且 p-value ≤ 0.05。
從數量多寡來觀察，可以發現四者共通的正向調控基因以 3 hr 為最多，其次 為 24 hr 與 R 24 hr，而負向調控基因以 24 hr 為最多，其次為 3 hr 與 R 24 hr。
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圖 8、 IR64 與耐旱突變系在正常情況下的轉錄體差異
Figure 8. Differences between IR64 and its mutants under normal growth (control) (A) SM13 及 SM47 各自與 IR64 在正常情況下的 DEGs 之 venn diagram，利 用 DEGseq 篩選 IR64 與突變系在正常情況下的 DEGs，篩選標準為兩者控制 組之比值取 log2 ≥ 0.5 且 p-value ≤ 0.05。(B) 突變系與 IR64 在正常情況下的 DEGs 之 heatmap，將正常情況下的 DEGs 取聯集並進行 GO 分析功能，挑 出逆境反應 (GO:0006950)、刺激反應 (GO:0050896)、非生物逆境刺激 (GO:0009628)、生物逆境刺激 (GO:0009607) 等功能中的基因觀察在乾旱下 的表現趨勢。A、B 以及 C 分別表示 IR64、SM13 以及 SM47。1、2、3 以 及 4 則表示在 0 hr、3 hr、24 hr 以及復水 24 hr 的時間點，數值為 RPKM。
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圖 9、至少在任一種秈稻 (SM47、IR64、HY15 以及 TCN1) 中顯著正向調控之差異表
圖 9、至少在任一種秈稻 (SM47、IR64、HY15 以及 TCN1) 中顯著正向調控之差異表