• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      鹽脅迫下垂穗披堿草葉片轉(zhuǎn)錄組差異表達(dá)分析

      2021-09-28 22:28:37梁書榮趙政文
      江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021年18期
      關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)錄組鹽脅迫

      梁書榮 趙政文

      摘要:為探究垂穗披堿草在鹽脅迫下的分子響應(yīng)機(jī)制,將200 mmol/L NaCl處理0、6、12、24、36 h的垂穗披堿草葉片進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序。結(jié)果表明,共獲得轉(zhuǎn)錄本序列數(shù)量為462 235條,經(jīng)過注釋分析獲得單基因序列數(shù)量229 597條,這些差異基因涉及氨基酸的合成和代謝、淀粉和蔗糖代謝、類黃酮生物合成、碳代謝和植物激素信號(hào)傳導(dǎo)等途徑,可作為研究垂穗披堿草鹽脅迫響應(yīng)主要研究機(jī)制。熒光定量PCR(qRT-PCR)驗(yàn)證表明,挑選的7個(gè)差異表達(dá)基因的表達(dá)趨勢與測序結(jié)果相一致,說明測序結(jié)果準(zhǔn)確可靠。本研究測序結(jié)果為垂穗披堿草的基因功能分析、分子標(biāo)記開發(fā)和遺傳多樣性研究提供了理論參考。

      關(guān)鍵詞:垂穗披堿草;鹽脅迫;轉(zhuǎn)錄組;基因差異表達(dá)

      中圖分類號(hào): S184? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A

      文章編號(hào):1002-1302(2021)18-0065-07

      收稿日期:2021-06-20

      基金項(xiàng)目:國家現(xiàn)代牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)(編號(hào):CARS-34)。

      作者簡介:梁書榮(1980—),女,河南鄭州人,碩士,講師,研究方向?yàn)橹参锷韺W(xué)。E-mail:lsrong2001@163.com。

      我國北方大部分地區(qū)為干旱半干旱區(qū),擁有著大面積不同程度的鹽堿地[1],因此鹽分成為影響牧草在北方種植生長的主要因素之一。垂穗披堿草(Elymus nutans G.)屬于禾本科小麥族披堿草屬,為多年生叢生草本植物,具有一定的抗旱、耐寒能力,其野生類型廣泛分布于我國的東北、華北、西北和西南等地區(qū)[2-4]。垂穗披堿草草質(zhì)柔軟、適口性好,在生態(tài)保護(hù)、草場植被恢復(fù)和人工草地等方面也具有重要作用[5-6]。非生物因素鹽脅迫在一定程度上影響垂穗披堿草的推廣應(yīng)用,因此,本研究通過對(duì)鹽脅迫下垂穗披堿草不同時(shí)間段的轉(zhuǎn)錄組測序,闡述垂穗披堿草響應(yīng)鹽脅迫的分子過程,為垂穗披堿草耐鹽功能基因的挖掘、分子標(biāo)記開發(fā)以及培育耐鹽新品種提供借鑒。

      鹽逆境條件下對(duì)植物產(chǎn)生的危害主要包括滲透脅迫、離子毒害和氧化脅迫等,嚴(yán)重時(shí)直接導(dǎo)致植物死亡[7-8]。植物在鹽脅迫環(huán)境下通過調(diào)節(jié)自身的基因表達(dá)、信號(hào)傳導(dǎo)、能量代謝及蛋白質(zhì)合成,響應(yīng)鹽脅迫帶來的危害以提高自身的耐鹽能力[9-10]。近幾年,眾多學(xué)者通過轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)(RNA-Seq)在分子生物學(xué)層面揭示基因表達(dá)調(diào)控,更好地闡釋植物的抗逆境能力。第2代測序技術(shù)已經(jīng)在黑麥草[11]、羊草[12]、狗牙根[13]以及金冕草[14]研究中得到應(yīng)用,通過獲得干旱、鹽脅迫下差異基因并進(jìn)行表達(dá)分析,闡述耐性響應(yīng)分子機(jī)制。目前,垂穗披堿草響應(yīng)鹽脅迫的研究主要在生理生化方面,而通過2代測序技術(shù)闡述脅迫下分子響應(yīng)機(jī)制少有報(bào)道。本研究采用第2代高通量測序技術(shù)分析鹽脅迫環(huán)境下垂穗披堿草葉片轉(zhuǎn)錄組信息,篩選獲得的差異基因進(jìn)行分析、驗(yàn)證,為深入研究垂穗披堿草對(duì)鹽脅迫的分子響應(yīng)機(jī)制和篩選耐鹽功能基因提供理論依據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 材料與生長條件

      以垂穗披堿草為試驗(yàn)材料,將籽粒飽滿種子消毒后放入培養(yǎng)皿中,并置于溫度26 ℃光照8 h和溫度16 ℃ 16 h黑暗的光照培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行種子萌發(fā)。當(dāng)種子萌發(fā)且幼苗長到7~8 cm時(shí),移栽至裝有蛭石與珍珠巖按體積比3 ∶1混合帶有小孔的花盆(20 cm×16 cm×13 cm)中,每盆3~5株置于植物工廠溫室。用1/2 Hoagland 營養(yǎng)液澆灌,每3 d換1次,待幼苗長到4葉期時(shí)挑選長勢一致、大小均勻的幼苗小心移栽到裝有1/2 Hoagland營養(yǎng)液的三角瓶中恢復(fù)3 d,然后在含有200 mmol/L NaCl的 1/2 Hoagland 營養(yǎng)液處理下脅迫共設(shè)5個(gè)處理,分別為CK:0 h、A:6 h、B:12 h、C:24 h、D:36 h。各處理至少10株幼苗,3次重復(fù),對(duì)脅迫0、6、12、24、36 h的垂穗披堿草葉片取樣,經(jīng)液氮處理后,放置于 -80 ℃ 超低溫冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

      1.2 RNA-Seq樣品檢測和文庫構(gòu)建

      使用全式金植物RNA提取試劑盒(ER301-01)來提取植物樣品的 RNA,分別提取垂穗披堿草對(duì)照組CK和處理組A、B、C、D葉片中的RNA。所提取的RNA使用NanoDropND2000分光光度計(jì)檢查總RNA的濃度和質(zhì)量。經(jīng)提取合格的RNA送至測序公司進(jìn)一步確認(rèn)質(zhì)量,通過檢測合格后的RNA使用帶有Oligo(dT)磁珠富集真核生物mRNA。富集完成后將mRNA打斷成短片段,以mRNA為模板進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄合成cDNA。通過AMPure XP beads對(duì)雙鏈cDNA進(jìn)行片段大小選擇,最后進(jìn)行PCR擴(kuò)增以構(gòu)建cDNA文庫。

      1.3 Illumina測序及測序數(shù)據(jù)的分析

      1.3.1 測序原始數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估與測序數(shù)據(jù)質(zhì)控

      文庫質(zhì)檢合格后,高通量測序平臺(tái)上機(jī)測序。經(jīng) CASAVA 軟件通過序列堿基識(shí)別后轉(zhuǎn)換為原始序列(sequenced reads)即raw datas。為保證信息分析質(zhì)量,使用Trimmomatic軟件(v0.33)去除含有接頭(adapter)的reads;去除無法確定堿基信息且比例大于10%的reads;再去除低質(zhì)量reads(質(zhì)量值Q≤20的堿基數(shù)占整條read的50%以上的reads),最后得到整潔序列(clean datas),后期分析都基于clean datas,其結(jié)果以FASTQ文件格式存儲(chǔ)[15]。

      1.3.2 轉(zhuǎn)錄本拼接

      采用Trinity對(duì)clean reads進(jìn)行拼接[16]。使用Trinity常用軟件Corset進(jìn)行轉(zhuǎn)錄本分析,根據(jù)轉(zhuǎn)錄本間shared reads將轉(zhuǎn)錄本聚合為許多cluster,在與不同樣本間的轉(zhuǎn)錄本表達(dá)水平及H-Cluster算法相結(jié)合,把樣本之間有差異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄本從原cluster分離,建立新的cluster,最終每個(gè)cluster被定義為“Gene”。

      1.3.3 基因功能注釋及差異表達(dá)富集分析

      為了獲取研究的垂穗披堿草基因序列與本物種基因的功能信息,進(jìn)行7個(gè)公共數(shù)據(jù)庫的基因功能注釋,包括Nr、Nt、SwissProt、InterPro、COG、GO和KEGG數(shù)據(jù)庫。使用RSEM軟件[17]以Trinity拼接得到的轉(zhuǎn)錄組作為參考序列(ref),將每個(gè)樣品的clean reads對(duì)ref做mapping。對(duì)于有生物學(xué)重復(fù)的樣品,采用DESeq進(jìn)行分析,篩選閾值為p-adjusted<0.05篩選差異基因。GO富集分析方法為GOseq[18],此方法基于Wallenius non-central超幾何分布。生物體內(nèi)差異基因行使不同的生物學(xué)功能,通過Pathway富集分析能確定顯著差異表達(dá)基因參與的最主要代謝途徑和信號(hào)接受、傳導(dǎo)途徑。KEGG作為Pathway相關(guān)的主要公共數(shù)據(jù)庫,不僅提供了所有可能的代謝途徑,而且全面注解了相關(guān)酶催化反應(yīng),是分析生物體內(nèi)代謝和代謝網(wǎng)絡(luò)研究主要工具。

      1.4 PCR轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)驗(yàn)證

      為驗(yàn)證垂穗披堿草測序結(jié)果的準(zhǔn)確性,隨機(jī)選擇7個(gè)差異表達(dá)基因進(jìn)行qRT-PCR 分析。采用TransScript One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix反轉(zhuǎn)錄試劑盒,將提取對(duì)照組和鹽脅迫處理組葉片的總RNA反轉(zhuǎn)錄合成cDNA,采用Primer Premier 5 軟件設(shè)計(jì)熒光定量引物(表1),并進(jìn)行qRT-PCR 分析。具體方法參照TransStart Top Green qPCR SuperMix說明書,對(duì)每一樣品進(jìn)行3次重復(fù),使用2-ΔΔCT相對(duì)定量法定量計(jì)算相對(duì)表達(dá)量。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 測序數(shù)據(jù)分析

      本研究通過第2代高通量測序技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序,對(duì)15個(gè)樣本測序結(jié)果(表2),分為5個(gè)組,對(duì)照組CK和處理組A、B、C、D的Raw Reads分別在53 860 050、51 940 101、53 568 005、54 404 075和 50 415 361 條。經(jīng)過質(zhì)控,去除接頭、低質(zhì)量的序列后,得到clean reads都在52 466 408、50 294 809、51 932 305、52 480 019 和48 942 645條。各樣本得到的clean reads的量占raw reads的比例都大于96%,過濾后序列長度都在7.00 G左右,且Q20和Q30分別都在97%和93%,GC含量在55.32%~56.42%,說明測序質(zhì)量較高,達(dá)到建庫要求。數(shù)據(jù)經(jīng)Trinity拼接后,獲得轉(zhuǎn)錄本數(shù)量為462 235條(表3),總長度為629 125 904堿基(nt),N50、N75、N90分別是1 822、1 016、634 bp,>2 000 bp的轉(zhuǎn)錄本數(shù)量為91 035條,<300 bp的轉(zhuǎn)錄本數(shù)量為17 568條;Unigene共229 597條,總長度是215 965 102 nt,N50、N75和N90分別是1 138、702、412 bp,>2 000 bp的轉(zhuǎn)錄本數(shù)量為17 018條,<300 bp的轉(zhuǎn)錄本數(shù)量為 16 337 條,拼接組裝統(tǒng)計(jì)結(jié)果比較完整,測序結(jié)果較好。

      2.2 差異基因功能注釋與表達(dá)分析

      對(duì)預(yù)測的Unigene進(jìn)行基因注釋(圖1),將Unigene的序列分別與7個(gè)主要的生物信息數(shù)據(jù)庫,如NR、KO、NT等進(jìn)行基因信息注釋比對(duì),獲得了229 597條注釋信息,其中,獲得最多的注釋信息是NR數(shù)據(jù)庫,占全部基因的58.36%;最少注釋信息是KO數(shù)據(jù)庫,占18.38%(圖1)。在濃度為 200 mmol/L NaCl脅迫下,垂穗披堿草經(jīng)6、12、24、36 h 脅迫后與對(duì)照CK的樣本unigene進(jìn)行差異表達(dá)基因分析。垂穗披堿草經(jīng)6 h脅迫后與對(duì)照CK相比,差異基因有7 865個(gè)(圖2-a),其中上調(diào)基因有4 808個(gè),下調(diào)基因有3 057個(gè);12 h脅迫后與對(duì)照CK相比,有13 681個(gè)差異基因,其中有8 060個(gè)上調(diào)表達(dá)基因,有5 621個(gè)下調(diào)表達(dá)基因(圖2-b);24 h脅迫后與對(duì)照CK相比有6 934個(gè)差異基因,其中上調(diào)表達(dá)基因有3 589個(gè),下調(diào)表達(dá)基因有3 345個(gè)(圖2-c);鹽脅迫36 h后與對(duì)照CK相比有6 633個(gè)差異表達(dá)基因,其中上調(diào)為3 485個(gè)基因,下調(diào)表達(dá)基因有3 148個(gè)(圖2-d)。

      2.3 差異表達(dá)基因的GO功能注釋

      GO(gene ontology,GO) 是基因功能注釋分類標(biāo)準(zhǔn)化體系,GO分為分子功能(molecular function)、生物過程(biological process)和細(xì)胞組成(cellular component)? 3個(gè)Ontology。基于GO數(shù)據(jù)庫將對(duì)照組與處理組的Unigenes進(jìn)行注釋和分析,分析結(jié)果前30個(gè)富集最顯著的GO term(圖3)。分類注釋結(jié)果表明,在生物過程分類中,注釋數(shù)量最多的是碳水化合物代謝過程,其次是響應(yīng)脅迫過程,最低的為糖蛋白分解代謝過程。在細(xì)胞組分分類注釋中,結(jié)果前30個(gè)富集最顯著共有6個(gè),依次為葉綠體、質(zhì)、質(zhì)體基質(zhì)、葉綠體基質(zhì)、核糖核蛋白復(fù)合物和轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物。在分子功能中顯著性最高的為水解酶活性(水解O-糖基化合物),數(shù)量最低的為天冬酰胺酶活性。

      2.4 差異表達(dá)基因的KEGG功能分析

      KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)是系統(tǒng)分析基因信息的數(shù)據(jù)庫,是一個(gè)整體網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究基因功能。以對(duì)照組和處理組之間的差異基因進(jìn)行KEGG代謝通路分析,獲得5 191個(gè)差異基因,注釋到108個(gè)代謝通路。通過進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析的代謝通路,篩選出鹽脅迫下垂穗披堿草前20條富集最顯著的pathway(圖4),主要有次生代謝物的生物合成、碳代謝、氨基酸的生物合成、淀粉和蔗糖代謝、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)加工、糖酵解/糖異生和氨基酸的代謝等。其中,差異基因注釋到pathway數(shù)量最多的是次生代謝物的生物合成,差異表達(dá)基因?yàn)?83個(gè);其次是碳代謝通路途徑,差異表達(dá)基因?yàn)?94個(gè)。從次生代謝物的生物合成、淀粉和蔗糖代謝、糖酵解/糖異生、泛醌和其他萜類化合物-醌生物合成、卟啉和葉綠素代謝、類黃酮生物合成、氨基酸的生物合成及植物激素信號(hào)傳導(dǎo)等代謝通路中篩選出與垂穗披堿草響應(yīng)鹽脅迫的候選基因。

      2.5 差異基因及qRT-PCR驗(yàn)證

      為了證實(shí)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的可靠性,選取7個(gè)差異表達(dá)基因,其中,包括上調(diào)4個(gè)基因和下調(diào)3個(gè)基因,利用qRT-PCR儀以Actin為內(nèi)參進(jìn)行對(duì)照組和處理組基因的表達(dá)量分析。通過與RNA-Seq數(shù)據(jù)結(jié)果比較分析,線性回歸分析得到正相關(guān)系數(shù)(r=0.852 5),表明這些選擇的7個(gè)差異基因在轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中的表達(dá)與qRT-PCR結(jié)果吻合良好(圖5)。

      3 討論與結(jié)論

      植物在整個(gè)生長發(fā)育過程中不斷受到外界環(huán)境因素的制約和影響,當(dāng)外界環(huán)境鹽分高于植物耐受閾值時(shí),會(huì)對(duì)植物造成不良影響甚至死亡。高濃度鹽分對(duì)植物造成2種主要的脅迫影響:滲透脅迫(由水分利用效率低引起)和離子毒害(主要是Na+)(由細(xì)胞內(nèi)離子穩(wěn)態(tài)紊亂引起)[19]。植物為適應(yīng)鹽脅迫條件會(huì)響應(yīng)調(diào)節(jié)生理生化變化形成復(fù)雜的防御機(jī)制,包括維持細(xì)胞膜的完整性、清除活性氧 (ROS)、滲透調(diào)節(jié)和離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn),以及恢復(fù)細(xì)胞離子平衡,都是致力于降低鹽度造成的滲透性或離子損傷[9,19]。

      鹽脅迫下植物體內(nèi)會(huì)發(fā)生一系列生化反應(yīng),導(dǎo)致植物體內(nèi)積累大量的活性氧,這些活性氧大多具有高活性和強(qiáng)度性,會(huì)引起蛋白氧化、DNA損傷及脂類的過氧化,對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大影響[20-22]。植物為了清除活性氧帶來的損傷,植物細(xì)胞或細(xì)胞器如葉綠體、線粒體和過氧化物酶體會(huì)啟動(dòng)活性氧清除抗氧化防御系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要成分包括一些能清除活性氧的酶類,如過氧化氫酶、超氧化物歧化酶、過氧化物酶、抗壞血酸過氧化物酶等[22-23]。植物體內(nèi)次生代謝物質(zhì)類黃酮是調(diào)控植物生長和抗逆性過程的主要物質(zhì),具有抗氧化和ROS清除功能。研究表明,植物體內(nèi)類黃酮在3個(gè)關(guān)鍵酶苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)、肉桂酸羥化酶基因(4CL)和4-4-香豆酰輔酶A連接酶基因(C4H)作用下由苯丙氨酸生成中間產(chǎn)物4-香豆酰CoA,再由查爾酮合成酶基因(CHS)催化生成查爾酮[24]。李爽等研究鹽脅迫下中亞濱藜通過提高類黃酮含量,降低根系中的丙二醛(MDA)和過氧化氫(H2O2)含量,緩解了鹽脅迫對(duì)幼苗的影響提高了耐鹽性[25]。在鹽脅迫下垂穗披堿草類黃酮生物合成途徑和苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成途徑及次生代謝物的生物合成途徑,在KEGG pathway富集分析中呈現(xiàn)顯著性,說明垂穗披堿草為抵御鹽脅迫危害時(shí)產(chǎn)生了次生代謝產(chǎn)物類黃酮。

      脫落酸(abscisic acid,簡稱ABA)作為一種植物激素調(diào)控植物的生長而且在植物抵抗環(huán)境脅迫中起著重要的作用,具有調(diào)節(jié)植物細(xì)胞內(nèi)水分平衡和抗?jié)B透脅迫的功能[13,26]。研究表明,鹽脅迫下擬南芥在外源ABA處理下誘導(dǎo)激活大量的ABA合成基因,其抗?jié)B透脅迫能力增強(qiáng),而ABA缺失突變體的耐鹽性顯著下降,其滲透能力比野生植株敏感[27]。在ABA響應(yīng)鹽脅迫調(diào)控途徑中,ABA將識(shí)別到的響應(yīng)鹽脅迫信號(hào)傳遞給下游轉(zhuǎn)錄因子(如MYB、WRKY、NAC、bZIP等),轉(zhuǎn)錄因子再與下游的響應(yīng)脅迫基因順式作用元件相結(jié)合識(shí)別,最終使得響應(yīng)鹽脅迫基因差異表達(dá)植株耐鹽性增強(qiáng)[28-29]。Wang等研究表明,鹽脅迫下擬南芥種子萌發(fā)過程中,響應(yīng)鹽脅迫的ABA合成和信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)基因直接負(fù)調(diào)控MYB1轉(zhuǎn)錄因子[30]。唐立酈等報(bào)道了在轉(zhuǎn)基因紫花苜蓿中過表達(dá)GsWRKY20能夠減少鹽對(duì)苜蓿細(xì)胞內(nèi)離子平衡的影響,從而提高苜蓿耐鹽性[31]。眾多研究也發(fā)現(xiàn),鹽脅迫下紫花苜蓿、草地早熟禾、狗牙根等,植物體內(nèi)NAC轉(zhuǎn)錄因子受鹽脅迫的誘導(dǎo)顯著表達(dá)[32]。通過對(duì)鹽脅迫下垂穗披堿草差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG pathway富集分析中發(fā)現(xiàn),與植物激素信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)的所有基因共104條。

      在植物中,SOS途徑即關(guān)于調(diào)控植物體內(nèi)離子平衡和植物響應(yīng)鹽脅迫信號(hào)傳導(dǎo)途徑逐漸被重視。SOS信號(hào)傳導(dǎo)途徑包括3個(gè)SOS家族關(guān)鍵基因(如SOS1、SOS2、SOS3),SOS1、SOS2基因是植物耐鹽性的關(guān)鍵基因,研究發(fā)現(xiàn)擬南芥SOS1和SOS2突變體對(duì)高濃度的Na+和低濃度的K+敏感性較強(qiáng)[33-34]。SOS1功能的核心區(qū)域N端有12個(gè)膜轉(zhuǎn)運(yùn)的結(jié)構(gòu)域,具有高度的疏水性,核心區(qū)域與細(xì)菌、真菌的質(zhì)膜Na+/H+反轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有相似性[35]。SOS2基因編碼一個(gè)絲氨酸/蘇氨酸型的蛋白激酶,N端的催化激活結(jié)構(gòu)域類似于AMPK激酶,植物正常情況下其表達(dá)量低,鹽脅迫處理后植物根系內(nèi)SOS2表達(dá)量迅速升高[36]。SOS3基因編碼一個(gè)具有EF手型結(jié)構(gòu)的與酵母鈣調(diào)磷酸酶B亞基的Ca2+結(jié)合蛋白,植物細(xì)胞受到高濃度的Na+脅迫時(shí),細(xì)胞膜上的受體將信號(hào)傳遞給細(xì)胞內(nèi),使得Ca2+濃度增加,SOS3活性激活與SOS2形成一種復(fù)合體(即SOS3/SOS2復(fù)合體),使得SOS2蛋白激酶激活。SOS3/SOS2復(fù)合體一方面通過磷酸化細(xì)胞膜上的Na+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)體SOS1,將細(xì)胞內(nèi)過多的Na+排出細(xì)胞膜外;另一方面還可以激活液泡膜上的Na+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)體AtNAX1使其將細(xì)胞內(nèi)過多的Na+區(qū)隔化儲(chǔ)存起來[33,35]。二者結(jié)合共同調(diào)節(jié)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的鹽濃度,使細(xì)胞內(nèi)離子穩(wěn)態(tài)平衡,SOS途徑在植物抗鹽脅迫方面起著重要的作用。垂穗披堿草在鹽脅迫下的差異基因KEGG pathway分析中,與甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝途徑相關(guān)的共76條,在前20條KEGG代謝通路富集分析中呈顯著變化,并且注釋到8個(gè)上調(diào)基因參與了垂穗披堿草的鹽脅迫。

      通過測序數(shù)據(jù)分析得到,Raw Reads經(jīng)質(zhì)控,分別得到7.86G(CK)、7.55G(A)、7.80G(B)、7.87G(C)、7.35G(D)的clean bases。通過差異基因篩選共得到,脅迫后6 h時(shí)差異基因有7 865個(gè),上調(diào)基因有4 808個(gè),下調(diào)基因有3 057個(gè);12 h脅迫后有13 681個(gè)差異基因,其中有8 060個(gè)上調(diào)表達(dá)基因,有5 621個(gè)下調(diào)表達(dá)基因;24 h脅迫后有6 934個(gè)差異基因,上調(diào)表達(dá)基因有3 589個(gè),下調(diào)表達(dá)基因有3 345個(gè);鹽脅迫36 h后有6 633個(gè)差異表達(dá)基因,上調(diào)為3 485個(gè)基因,下調(diào)表達(dá)基因有3 148個(gè)。通過KEGG pathway分析,與葉綠素代謝、類黃酮生物合成、絲氨酸和蘇氨酸代謝、碳代謝和植物激素信號(hào)傳導(dǎo)等可以作為分析垂穗披堿草響應(yīng)鹽脅迫機(jī)制研究的主要內(nèi)容,揭示垂穗披堿草葉片響應(yīng)鹽脅迫的分子機(jī)制。

      參考文獻(xiàn):

      [1]王佳麗,黃賢金,鐘太洋,等. 鹽堿地可持續(xù)利用研究綜述[J]. 地理學(xué)報(bào),2011,66(5):673-684.

      [2]王 沛,陳玖紅,王 平,等. 披堿草屬植物抗逆性研究現(xiàn)狀和存在的問題[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào),2019,28(5):151-162.

      [3]趙永強(qiáng),張俊超,趙旭紅,等. 垂穗披堿草落粒性評(píng)價(jià)及農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析[J]. 草業(yè)科學(xué),2017,34(8):1711-1720.

      [4]祁 娟,羅 琰,王 沛,等. 堿脅迫對(duì)超干處理垂穗披堿草種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J]. 中國草地學(xué)報(bào),2017,39(1):79-84.

      [5]張典業(yè),張麗靜,黃德君,等. 高寒地區(qū)垂穗披堿草種質(zhì)資源綜合評(píng)價(jià)[J]. 草地學(xué)報(bào),2015,23(6):1239-1246.

      [6]劉春華,蘇加楷,黃文惠.禾本科牧草耐鹽性的研究[J]. 中國草地,1992,14(6):12-17,22.

      [7]Liu J L,Wu N.Biomass production of switchgrass in saline-alkali land[J]. Advanced Materials Research,2014,1008/1009:93-96.

      [8]李志丹,干友民,澤 柏,等. 牧草改良鹽漬化土壤理化性質(zhì)研究進(jìn)展[J]. 草業(yè)科學(xué),2004,21(6):17-21.

      [9]Parvaiz A,Satyawati S.Salt stress and Phyto-biochemical responses of plants-a review[J]. Plant,Soil and Environment,2008,54(3):89-99.

      [10]Yang Y Q,Guo Y.Unraveling salt stress signaling in plants[J]. Journal of Integrative Plant Biology,2018,60(9):796-804.

      [11]Farrell J D,Byrne S,Paina C,et al. De novo assembly of the perennial ryegrass transcriptome using an RNA-seq strategy[J]. PLoS One,2014,9(8):e103567.

      [12]劉 書,劉盼盼,楊偉光,等. 羊草種子萌發(fā)相關(guān)基因的篩選及表達(dá)分析[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào),2018,27(11):58-66.

      [13]Hu L X,Li H Y,Chen L A,et al. RNA-seq for gene identification and transcript profiling in relation to root growth of bermudagrass (Cynodon dactylon) under salinity stress[J]. BMC Genomics,2015,16(1):575.

      [14]屈興紅,曾洪學(xué). 金冕草(Paspalum notatum)鹽脅迫轉(zhuǎn)錄組差異性分析[J]. 分子植物育種,2019,17(11):3515-3523.

      [15]Cock P J A,F(xiàn)ields C J,Goto N,et al. The Sanger FASTQ file format for sequences with quality scores,and the Solexa/Illumina FASTQ variants[J]. Nucleic Acids Research,2009,38(6):1767-1771.

      [16]Grabherr M G,Haas B J,Yassour M,et al. Full-length transcriptome assembly from RNA-Seq data without a reference genome[J]. Nature Biotechnology,2011,29(7):644-652.

      [17]Li B,Dewey C N.RSEM:accurate transcript quantification from RNA-Seq data with or without a reference genome[J]. BMC Bioinformatics,2011,12:323.

      [18]Young M D,Wakefield M J,Smyth G K,et al. Gene ontology analysis for RNA-seq:accounting for selection bias[J]. Genome Biology,2010,11(2):14.

      [19]李曉院,解莉楠.鹽脅迫下植物Na+調(diào)節(jié)機(jī)制的研究進(jìn)展[J]. 生物技術(shù)通報(bào),2019,35(7):148-155.

      [20]Zhang M,Smith J A C,Harberd N P,et al. The regulatory roles of ethylene and reactive oxygen species (ROS) in plant salt stress responses[J]. Plant Molecular Biology,2016,91(6):651-659.

      [21]魯 琳,楊尚諭,劉維東,等. 基于轉(zhuǎn)錄組測序花煙草響應(yīng)鹽脅迫活性氧清除相關(guān)基因的挖掘[J]. 生物技術(shù)通報(bào),2020,36(12):42-53.

      [22]趙 嫚,陳仕勇,李亞萍,等. 外源GABA對(duì)鹽脅迫下金花菜種子萌發(fā)及幼苗抗氧化能力的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2021,37(2):310-316.

      [23]趙明德,劉 攀,楊 沖,等. 鹽脅迫對(duì)青藏高原多年生牧草幼苗生理指標(biāo)的影響[J]. 生態(tài)科學(xué),2018,37(3):123-130.

      [24]宋曉敏,呂曉杰,邱智敏,等. 紅樹植物秋茄類黃酮代謝及其抗氧化活性對(duì)高鹽脅迫的響應(yīng)[J]. 西北植物學(xué)報(bào),2016,36(12):2461-2468.

      [25]李 爽,孫亮亮,白麗麗,等. 類黃酮參與調(diào)控中亞濱藜幼苗對(duì)鹽脅迫的耐受性[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2017,25(9):1345-1350.

      [26]Yang L F,Jin Y H,Huang W,et al. Full-length transcriptome sequences of ephemeral plant Arabidopsis pumila provides insight into gene expression dynamics during continuous salt stress[J]. BMC Genomics,2018,19(1):717.

      [27]Cao M J,Wang Z,Zhao Q,et al. Sulfate availability affects ABA levels and germination response to ABA and salt stress in Arabidopsis thaliana[J]. The Plant Journal,2014,77(4):604-615.

      [28]姚俠妹,紀(jì) 敬,岳劍云,等. ABA對(duì)鹽脅迫下側(cè)柏活性氧代謝及其相關(guān)基因表達(dá)的研究[J]. 西北植物學(xué)報(bào),2017,37(1):105-114.

      [29]冷 暖,劉曉巍,張 娜,等. 草地早熟禾干旱脅迫轉(zhuǎn)錄組差異性分析[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào),2017,26(12):128-137.

      [30]Wang T,Tohge T,Ivakov A,et al. Salt-related MYB1 coordinates abscisic acid biosynthesis and signaling during salt stress in Arabidopsis[J]. Plant Physiology,2015,169(2):1027-1041.

      [31]唐立酈. GsZFP1和GsWRKY20基因轉(zhuǎn)化苜蓿及耐鹽耐旱性分析[D]. 哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2013.

      [32]段俊枝,李 瑩,趙明忠,等. NAC轉(zhuǎn)錄因子在植物抗非生物脅迫基因工程中的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 作物雜志,2017(2):14-22.

      [33]麻冬梅,秦 楚. AtSOS基因在紫花苜蓿中的表達(dá)及其耐鹽性研究[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào),2018,27(6):81-91.

      [34]謝崇波,金谷雷,徐海明,等. 擬南芥在鹽脅迫環(huán)境下SOS轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建及分析[J]. 遺傳,2010,32(6):639-646.

      [35]Zhao X F,Wei P P,Liu Z,et al. Soybean Na+/H+antiporter GmsSOS1 enhances antioxidant enzyme activity and reduces Na+ accumulation in Arabidopsis and yeast cells under salt stress[J]. Acta Physiologiae Plantarum,2016,39(1):19.

      [36]Sathee L,Sairam R K,Chinnusamy V,et al. Differential transcript abundance of salt overly sensitive (SOS) pathway genes is a determinant of salinity stress tolerance of wheat[J]. Acta Physiologiae Plantarum,2015,37(8):169.

      猜你喜歡
      轉(zhuǎn)錄組鹽脅迫
      多穗柯轉(zhuǎn)錄組分析及黃酮類化合物合成相關(guān)基因的挖掘
      基于轉(zhuǎn)錄組測序的山茱萸次生代謝生物合成相關(guān)基因的挖掘
      金釵石斛轉(zhuǎn)錄組SSR位點(diǎn)信息分析
      外源氯化鈣對(duì)大蒜幼苗鹽脅迫傷害的緩解作用
      外源NO對(duì)NaCl脅迫下高粱幼苗生理響應(yīng)的調(diào)節(jié)
      外源NO對(duì)NaCl脅迫下高粱幼苗生理響應(yīng)的調(diào)節(jié)
      人參屬藥用植物轉(zhuǎn)錄組研究進(jìn)展
      花生Clp家族成員的篩選、聚類和鹽脅迫響應(yīng)分析
      淺談鹽脅迫對(duì)紫穗槐生理指標(biāo)的影響
      大豆轉(zhuǎn)錄組測序研究進(jìn)展綜述
      东安县| 榆中县| 安庆市| 遂溪县| 安平县| 依安县| 资源县| 桓仁| 平原县| 博客| 盐源县| 辽宁省| 天等县| 芜湖县| 南木林县| 旬阳县| 正镶白旗| 定日县| 德格县| 邓州市| 弥勒县| 平利县| 安吉县| 峨边| 城固县| 古蔺县| 伊川县| 茶陵县| 桦南县| 西贡区| 双桥区| 万年县| 女性| 双流县| 海门市| 余庆县| 镇原县| 大田县| 盐源县| 丹巴县| 阜城县|