北美鹅掌楸淹水胁迫转录因子的鉴定及表达分析
发布时间：2021-10-30 07:04
北美鹅掌楸是优良的绿化和用材树种,但不耐水涝的特性严重影响其在季节性淹水地区推广种植。利用新一代Illumina HiSeqTM PE100高通量转录组测序技术,本研究对1个耐淹无性系和1个淹水敏感无性系淹水胁迫4 d下的叶片的转录因子基因进行了鉴定。结果表明,转录组测序共获得214 161个Unigene序列,鉴定出77个转录因子家族。不同无性系淹水胁迫后转录因子表达存在差异。在耐淹无性系中,检测到淹水后差异表达基因上调基因数量2 015个,转录因子103个,差异基因下调表达的数量1 793个,转录因子基因91个;而在淹水敏感无性系检测到的10 389个差异表达基因中,上调表达的转录因子217个,下调表达的转录因子191个。MYB、Zinc finger、NAC、Orphans、WRKY、Homebox domain、AP2 domain、bHLH、AUX/IAA family等转录因子家族在北美鹅掌楸淹水后差异表达基因数量最多。本研究初步分析了淹水环境下不同北美鹅掌楸无性系转录因子的特征表达谱,为深入研究转录因子对植物淹水胁迫的响应、调控机制提供了参考。
【文章来源】：分子植物育种. 2020,18(24)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
Unigene序列中预测基因数量最多的转录因子家族
淹水是影响植物生存、发展、分布的主导因子之一，淹水导致的植物根际缺氧或低氧胁迫抑制植物的需氧呼吸和能量供应，诱发土壤有毒物质的累积，降低植物光合效率，从而威胁植物的生存发育。本研究中，淹水4 d后，北美鹅掌楸淹水敏感无性系出现根系黑化、叶片黄花脱落、顶梢萎蔫现象，而耐淹无性系叶片出现一定程度的黄花，但顶梢在淹水1～2 d出现短暂萎蔫后又逐渐恢复一定活力，根系也未出现黑化腐烂，说明北美鹅掌楸是淹水敏感植物，但不同无性系的耐淹能力存在显著差异，抗逆选育潜力较大。近年来，随着分子检测技术发展，高通量测序技术已被广泛用于研究植物淹水环境下分子调控机制研究中，大量与植物耐淹性能相关的转录因子陆续被发现。通过转录组测序技术，Thirunavukkarasu等(2013)发现ERFs、MYB、MAPK、LOB-domain蛋白等转录因子与玉米淹水环境下乙烯和生长素合成、细胞壁代谢、G-蛋白激活、通气组织和不定根形成等代谢途径和适应性形态变化密切相关。Mohanty等(2016)发现许多关键转录因子与植物激素共同介导水稻ADH-1缺失突变体在完全淹水下的存活，MYB、b ZIP、ARF、ERF转录促进淹水胚芽鞘长度伸长，WRKY、ABI4、MYC则抑制胚芽鞘生长。Zhang等(2015)发现猕猴桃根系中有16个转录因子家族基因为淹水胁迫诱导型转录因子，其中WRKY家族11个基因在淹水胁迫下全部上调表达，AP2-EREBP家族14个基因上调表达，14个下调表达，其他MYB、TGA、b ZIP等转录因子家族基因在淹水后普遍下调表达。王翠英等(2017)基于RNA-seq技术对淹水后中药材地黄根部进行研究，发现WRKY、GRAS、NAC等胁迫响应相关的转录因子基因上调表达，而b HLH、MYC、BYB、MDAS-box等与生长相关的转录因子基因均下调表达。而且随着模式植物转基因技术的发展，一些与耐淹性相关的转录因子基因，如植物AP2/ERF转录因子基因SUB1 (sub-mergence 1)、HRE (hypoxia responsive EFR genes)等基因在拟南芥、水稻等中分离克隆，并被证实在其耐淹胁迫中起着关键作用(Xu et al.,2006;Lee et al.,2009;Licausi et al.,2010)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]淹水胁迫下北美鹅掌楸无性系生理生化响应差异[J]. 孙小艳,陈铭,李彦强,吴照祥,钟永达,余发新. 植物生理学报. 2018(03)
[2]植物耐涝分子机理研究进展[J]. 生利霞,王倩,孟祥毅,冯立国. 分子植物育种. 2017(07)
[3]地黄根部响应涝胁迫关键基因的鉴定[J]. 王翠英,李鑫宇,王潇然,李明杰,张重义,陈新建. 中国现代中药. 2017(02)
[4]植物抗逆反应中的转录因子网络研究进展[J]. 陈儒钢,巩振辉,逯明辉,李大伟,黄炜. 农业生物技术学报. 2010(01)
[5]MYB转录因子在植物抗逆胁迫中的作用及其分子机理[J]. 刘蕾,杜海,唐晓凤,吴燕民,黄玉碧,唐益雄. 遗传. 2008(10)
本文编号：3466288
【文章来源】：分子植物育种. 2020,18(24)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
Unigene序列中预测基因数量最多的转录因子家族
淹水是影响植物生存、发展、分布的主导因子之一，淹水导致的植物根际缺氧或低氧胁迫抑制植物的需氧呼吸和能量供应，诱发土壤有毒物质的累积，降低植物光合效率，从而威胁植物的生存发育。本研究中，淹水4 d后，北美鹅掌楸淹水敏感无性系出现根系黑化、叶片黄花脱落、顶梢萎蔫现象，而耐淹无性系叶片出现一定程度的黄花，但顶梢在淹水1～2 d出现短暂萎蔫后又逐渐恢复一定活力，根系也未出现黑化腐烂，说明北美鹅掌楸是淹水敏感植物，但不同无性系的耐淹能力存在显著差异，抗逆选育潜力较大。近年来，随着分子检测技术发展，高通量测序技术已被广泛用于研究植物淹水环境下分子调控机制研究中，大量与植物耐淹性能相关的转录因子陆续被发现。通过转录组测序技术，Thirunavukkarasu等(2013)发现ERFs、MYB、MAPK、LOB-domain蛋白等转录因子与玉米淹水环境下乙烯和生长素合成、细胞壁代谢、G-蛋白激活、通气组织和不定根形成等代谢途径和适应性形态变化密切相关。Mohanty等(2016)发现许多关键转录因子与植物激素共同介导水稻ADH-1缺失突变体在完全淹水下的存活，MYB、b ZIP、ARF、ERF转录促进淹水胚芽鞘长度伸长，WRKY、ABI4、MYC则抑制胚芽鞘生长。Zhang等(2015)发现猕猴桃根系中有16个转录因子家族基因为淹水胁迫诱导型转录因子，其中WRKY家族11个基因在淹水胁迫下全部上调表达，AP2-EREBP家族14个基因上调表达，14个下调表达，其他MYB、TGA、b ZIP等转录因子家族基因在淹水后普遍下调表达。王翠英等(2017)基于RNA-seq技术对淹水后中药材地黄根部进行研究，发现WRKY、GRAS、NAC等胁迫响应相关的转录因子基因上调表达，而b HLH、MYC、BYB、MDAS-box等与生长相关的转录因子基因均下调表达。而且随着模式植物转基因技术的发展，一些与耐淹性相关的转录因子基因，如植物AP2/ERF转录因子基因SUB1 (sub-mergence 1)、HRE (hypoxia responsive EFR genes)等基因在拟南芥、水稻等中分离克隆，并被证实在其耐淹胁迫中起着关键作用(Xu et al.,2006;Lee et al.,2009;Licausi et al.,2010)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]淹水胁迫下北美鹅掌楸无性系生理生化响应差异[J]. 孙小艳,陈铭,李彦强,吴照祥,钟永达,余发新. 植物生理学报. 2018(03)
[2]植物耐涝分子机理研究进展[J]. 生利霞,王倩,孟祥毅,冯立国. 分子植物育种. 2017(07)
[3]地黄根部响应涝胁迫关键基因的鉴定[J]. 王翠英,李鑫宇,王潇然,李明杰,张重义,陈新建. 中国现代中药. 2017(02)
[4]植物抗逆反应中的转录因子网络研究进展[J]. 陈儒钢,巩振辉,逯明辉,李大伟,黄炜. 农业生物技术学报. 2010(01)
[5]MYB转录因子在植物抗逆胁迫中的作用及其分子机理[J]. 刘蕾,杜海,唐晓凤,吴燕民,黄玉碧,唐益雄. 遗传. 2008(10)
本文编号：3466288
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