感抗柳枝稷根部响应碱胁迫生理生化及转录组学研究

发布时间：2020-05-07 07:03

【摘要】：土壤盐碱化严重制约了全球性农业生产、畜牧安全养殖和生态环境建设,柳枝稷(Panicum virgatum L.)作为重要的乙醇生物能源植物,被认为是缓解土壤盐渍化的理想植物之一,在盐碱土和边际土上仍能生长良好。本研究以柳枝稷感、抗两个品系为试材,以其生理指标的变化节点为依据,选取0 h、6 h、24 h的根部样品进行转录组测序,比较两个品系响应碱处理后差异表达的基因以及显著富集的代谢通路,并利用WGCNA方法整合生理数据和转录组数据,从而进一步探讨柳枝稷耐碱可能的分子机制。得出结论如下:(1)两个品系在碱胁迫的过程中显示出三个差异较明显的胁迫点(0 h、6 h、24 h),对其进行转录组分析。转录组测序中,共构建了6个不同的cDNA文库,获得114.03Gb Clean Data,组装后共获得108,319条unigenes。通过与NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam等数据库的功能比对,结果显示63,663个非冗余的unigenes获得注释信息,与NR数据库中已知蛋白具有最高的相似性(96.09%),其中比对到狗尾草(Setaria italica)上的unigenes占比最多(40.56%)。(2)未受胁迫时,两个品系共表达的1492个基因主要富集在核糖体、苯丙氨酸代谢途径上;胁迫6 h、24 h后,两个品系共表达的413个差异基因主要富集在淀粉和蔗糖代谢途径,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解途径和植物激素信号转导等途径上。对碱处理6 h、24 h后进行分析,碱敏感型品种AM-314/MS-155在胁迫6 h(S0/S6)后,共有7727个差异基因表达,胁迫24 h(S0/S24)后,共有5238个差异基因表达,KEGG显示主要富集在核糖体、氧化磷酸化和糖酵解/糖异生等通路上。耐碱型品种Alamo胁迫6 h(T0/T6)后,共有1413个差异基因表达,胁迫24 h(T0/T24)后,共有4434个差异基因表达,KEGG显示主要富集在植物病原体相互作用、泛素介导的蛋白质水解和糖酵解/糖异生途径上。并且敏感型品种的差异基因主要集中在胁迫初期,而耐碱型品种在胁迫后期则表现出更大的优势。(3)利用ITAK软件共预测了包括bZIP、bHLH、C2H2、NAC在内的1480个转录因子,共涉及64个转录家族;包括CaMK、CDPK、MAPK和RLK在内1718个蛋白激酶以及577个转录调控因子;并最终在Alamo中确定了30个特异表达的转录因子,功能预测集中为bZIP、NAC和MYB类转录因子。利用WGCNA分析确定了3个模块(lightsteelblue1,white,blue),分别代表了耐碱型品种Alamo在6 h和24 h上调以及与REC相关性较高的模块,从中筛选出17个相关性较高的枢纽基因,这些基因主要富集在植物激素信号转导和氮素代谢通路上。(4)随机选择了15个共表达基因进行qRT-PCR的验证,结果表明15个测试转录物中的10个基因具有与mRNA-seq结果相同的表达模式,并且qRT-PCR结果的表达水平与mRNAseq差异基因的表达量极显著相关。
【图文】：

碱性盐,对植,植物耐盐,机制

图 1-1 碱性盐胁迫对植物的伤害Figure 1-1 Damage to plants caused by alkaline salt stress.3 植物耐盐碱的机制

路线图,研究技术,路线

研究技术路线
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S578

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