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    低溫脅迫下海濱木槿的轉(zhuǎn)錄組分析

    2023-06-30 12:00:49趙文靜鄭旭葛金濤劉興滿(mǎn)繆美華孔祥偉
    江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2023年5期
    關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)錄組低溫脅迫差異基因

    趙文靜 鄭旭 葛金濤 劉興滿(mǎn) 繆美華 孔祥偉

    摘要:海濱木槿(Hibiscus hamabo Sieb.et Zucc.)是一種典型的耐鹽植物,甚至能夠在海水中生長(zhǎng),是沿海灘涂綠化的絕佳綠化樹(shù)種,但在栽培試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)海濱木槿不耐寒,很難在北方地區(qū)越冬。為探究海濱木槿在低溫脅迫下的分子應(yīng)答機(jī)制,挖掘海濱木槿的抗寒基因,培育耐寒海濱木槿,通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(RNA-seq)的試驗(yàn)方法分析海濱木槿在低溫脅迫下的差異基因表達(dá)情況。試驗(yàn)結(jié)果表明,低溫脅迫下的處理組與常溫對(duì)照相比,共有23 689個(gè)差異表達(dá)基因,其中上調(diào)表達(dá)基因10 256個(gè),下調(diào)表達(dá)基因13 433個(gè)。通過(guò)GO富集分析,發(fā)現(xiàn)差異基因大多富集在代謝過(guò)程、細(xì)胞過(guò)程、膜、催化活性等方面;通過(guò) KEGG的富集分析,發(fā)現(xiàn)這些差異基因大多富集在代謝途徑、次生代謝物的生物合成、光合作用、植物晝夜節(jié)律、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等方面,本研究還篩選了一些潛在的耐寒差異基因,如FKF1、 GI、PYL、PP2C、CML、CPK、SNRK2、NCED和BIN2等。本試驗(yàn)結(jié)果可為研究海濱木槿的耐寒機(jī)制以及培育海濱木槿耐寒品種提供技術(shù)參考和基礎(chǔ)。

    關(guān)鍵詞:海濱木槿;低溫脅迫;轉(zhuǎn)錄組;差異基因;耐寒

    中圖分類(lèi)號(hào):S718文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

    文章編號(hào):1002-1302(2023)05-0056-09

    海濱木槿(Hibiscus hamabo Sieb.et Zucc.) 是錦葵科木槿屬的小喬木或灌木,在我國(guó)主要分布于浙江舟山、寧波等沿海一帶,在國(guó)外,日本和朝鮮也有發(fā)現(xiàn)報(bào)道[1-2]。海濱木槿極耐鹽堿,能夠在含鹽量1.5%的泥灘生長(zhǎng),即使被海水淹浸,仍能正常生長(zhǎng)和開(kāi)花結(jié)實(shí);同時(shí)對(duì)土壤的要求不高,在pH值為5.5~8.0之間,無(wú)論是泥灘、沙灘、丘陵地都能正常生長(zhǎng)[3]。在以往的研究中發(fā)現(xiàn),海濱木槿是一種典型的鹽生植物,一種優(yōu)良的園林綠化樹(shù)種,能夠應(yīng)用到鹽堿地改良和海岸灘涂綠化中,具有很高的生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[4-8]。江蘇地區(qū)灘涂面積較大,海濱木槿的應(yīng)用前景廣闊,但在引種栽培試驗(yàn)中,我們發(fā)現(xiàn)海濱木槿在江蘇北部地區(qū),如連云港地區(qū),地上部分枝條基本無(wú)法安全越冬,只能在第2年從根部另發(fā)新枝。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)海濱木槿的研究主要集中于馴化、形態(tài)及耐鹽機(jī)制等方面[4-9],對(duì)耐寒機(jī)制方面的研究較少。因此,基于轉(zhuǎn)錄組技術(shù)的海濱木槿耐寒機(jī)制的研究將為探索海濱木槿分子標(biāo)記等方面提供新的思路,促進(jìn)海濱木槿耐寒遺傳育種的發(fā)展。

    1 材料與方法

    1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)地點(diǎn)

    供試材料為1年生海濱木槿扦插盆栽苗,其母本為從浙江舟山引進(jìn),并在連云港經(jīng)過(guò)5年低溫馴化篩選出的耐寒品種。

    試驗(yàn)地點(diǎn)為連云港市農(nóng)業(yè)科學(xué)院內(nèi)。

    1.2 試驗(yàn)時(shí)間與方法

    于2019年6月20日將長(zhǎng)勢(shì)一致的1年生海濱木槿扦插苗置于人工氣候培養(yǎng)箱內(nèi),模擬低溫脅迫。以20 ℃處理為對(duì)照(CK),脅迫處理(T)溫度設(shè)置為4 ℃,低溫處理48 h采集組織,每個(gè)處理3次重復(fù),每組處理各取10張大小均勻的葉片,用錫箔紙包裹后迅速放入液氮中冷凍,然后放入-80 ℃超低溫冰箱中保存,用于總RNA的提取。

    1.3 總RNA提取

    使用Omega Bio-Tek RNA提取試劑盒(貨號(hào)R6827)提取RNA。利用瓊脂糖凝膠電泳和NanoDrop,檢驗(yàn)提取的RNA的完整性和純度;最后用Agilent 2100生物分析儀確定RNA的完整性。

    1.4 建庫(kù)和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序

    建庫(kù)、Unigene基本注釋和序列分析方法參見(jiàn)趙春旭等的試驗(yàn)方法[10]。

    1.5 差異表達(dá)基因的GO分析和KEGG分析

    差異表達(dá)基因(differentially expressed genes,DEGs)分析采用DESeq2[11]進(jìn)行分析,篩選閾值FDR<0.05 且|log2FC|>1。Pathway顯著性富集分析以KEGG Pathway為單位,應(yīng)用超幾何檢驗(yàn),找出與整個(gè)基因組背景相比,在基因中顯著性富集的Pathway。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 測(cè)序數(shù)據(jù)及質(zhì)量情況

    通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾,以減小無(wú)效數(shù)據(jù)所來(lái)帶的分析干擾。對(duì)下機(jī)的 raw reads利用fastp[12]進(jìn)行質(zhì)控,去除不合格的reads得到clean reads。從表1可以看出,未過(guò)濾前的原始序列數(shù)據(jù)(raw datas)各處理均在3 900萬(wàn)以上,過(guò)濾后的數(shù)據(jù)(clean data)占比均超過(guò)99.8%,不合格的序列數(shù)據(jù)較少。從表2可以看出,Phred數(shù)值大于20的堿基占總體堿基的百分比(Q20)在97%以上,Phred數(shù)值大于30的堿基占總體堿基的百分比(Q30)在93%以上。堿基G和C的數(shù)量總和占總堿基數(shù)量的百分比(GC含量)在46%~47% 之間。說(shuō)明測(cè)序的建庫(kù)質(zhì)量良好。

    2.2 轉(zhuǎn)錄組的組裝

    采用組裝序列的長(zhǎng)度分布來(lái)衡量轉(zhuǎn)錄組組裝質(zhì)量。由表3可知,共組裝了123 276個(gè)Unigene,平均長(zhǎng)度為807 bp,N50長(zhǎng)度為1 225 bp,最大長(zhǎng)度為 17 146 bp,最小長(zhǎng)度為201 bp。由圖1可知,組裝出來(lái)的 Unigene集中在0~1 000 bp之間,數(shù)據(jù)量及質(zhì)量均能保證后續(xù)分析要求。

    2.3 基因功能注釋

    本試驗(yàn)分別在NR、SwissProt、KEGG 和COG/KOG這4個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)繼續(xù)注釋?zhuān)Y(jié)果如圖2所示,4個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可注釋的Unigene數(shù)量共76 175個(gè),其中有34 723個(gè)Unigene能在所有數(shù)據(jù)庫(kù)中得到注釋。

    通過(guò)NR數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì),結(jié)果(圖3)表明,與海濱木槿同源基因相似度最高的是陸地棉(Gossypium hirsutum),相似率達(dá)到24.36%;其次是亞洲棉(G. arboreum),相似率達(dá)到21.94%;然后是雷蒙德氏棉(G. raimondil),相似率達(dá)到20.68%;與可可樹(shù)(Theobroma cacao)的相似率達(dá)到18.60%。

    2.4 差異基因表達(dá)分析

    差異基因表達(dá)分析采用DESep2[11],篩選條件為FDR<0.05 且 |log2FC|>1的基因?yàn)轱@著差異基因。如圖4所示,低溫脅迫下的處理組與常溫對(duì)照相比,共有23 689個(gè)差異表達(dá)基因。其中上調(diào)表達(dá)基因有10 256個(gè),下調(diào)表達(dá)基因有 13 433 個(gè)。

    2.5 差異表達(dá)基因的GO分析

    將差異表達(dá)基因進(jìn)行GO富集功能分類(lèi),結(jié)果見(jiàn)圖5,主要從生物過(guò)程(biological process,BP)、細(xì)胞組分(cellular component,CC)、分子功能(molecular function,MF)3個(gè)方面進(jìn)行分析。

    在生物學(xué)過(guò)程中,試驗(yàn)材料DEGs 富集最多的依次為代謝過(guò)程(metabolic process),有6 595 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?1.3%;細(xì)胞過(guò)程(cellular process),有6 019 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?74.2%;單有機(jī)體過(guò)程(single-organism process),有4 653 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?57.36%;生物調(diào)節(jié)(biological regulation),有2 493 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)?占比30.73%; 生物過(guò)程的調(diào)節(jié)(regulation of biological process),有2 284個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?28.16%;對(duì)刺激的反應(yīng)(response to stimulus),有1 954 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?4.09%;本土化(localization),有1 556個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?9.18%;發(fā)展過(guò)程(developmental process),有1 089個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?3.42%;細(xì)胞成分組織(cellular component organization or biogenesis),有 1 197 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?4.76%;信號(hào)(signaling),有712 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.78%; 多細(xì)胞生物的過(guò)程(multicellular organismal process),有834 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?0.28%;多有機(jī)體過(guò)程(multi-organism process),有390個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.81%;生殖(reproduction),有516個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.36%;生殖過(guò)程(reproductive process),有511個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.3%;免疫系統(tǒng)過(guò)程(immune system process),有175個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.16%;生物過(guò)程的正向調(diào)控(positive regulation of biological process),有203個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.5%;生長(zhǎng)(growth),有159個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.96%;生物過(guò)程的負(fù)調(diào)控(negative regulation of biological process),有189個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.33%;節(jié)奏過(guò)程(rhythmic process),有62 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.76%;生物黏附(biological adhesion),有40個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.49%;排毒(detoxification),有10 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.12%;運(yùn)動(dòng)(locomotion),有5個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.06%;細(xì)胞死亡(cell killing),有1個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.01%。

    在細(xì)胞組分中,試驗(yàn)材料DEGs 富集最多的依次為細(xì)胞(cell和cell part),有3 832 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?4.99%;細(xì)胞器(organelle),有3 173個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?62.09%;膜(membrane),有2 142個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?41.92%;膜部分(membrane part),有1 536個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?30.06%;細(xì)胞器部分(organelle part),有1 392 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?7.24%;大分子復(fù)合物(macromolecular complex),有742個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?4.52%;細(xì)胞連接(cell junction),有228 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.46%;細(xì)胞外區(qū)(extracellular region),有134 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.62%;膜封閉腔(membrane-enclosed lumen),有74 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.45%;病毒粒子(virion),有20個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.39%;類(lèi)核素(nucleoid),有8 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.16%;細(xì)胞外區(qū)部分(extracellular region part),有4個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.08%;細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix),有4 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.08%;超分子纖維(supramolecular fiber),有3個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.06%。

    在分子功能中,試驗(yàn)材料DEGs 富集最多的依次為催化活性(catalytic activity),有5 259 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?8.86%;黏合物(binding),有4 632個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?0.65%;轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性(transporter activity),有454個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.94%;核酸結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子活性(nucleic acid binding transcription factor activity),有382個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?%;信號(hào)傳感器活動(dòng)(signal transducer activity),有119個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.56%;結(jié)構(gòu)分子活性(structural molecule activity),有85個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.11%;分子換能器活性(molecular transducer activity),有81 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.06%;分子功能調(diào)節(jié)劑(molecular function regulator),有42 個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.55%;抗氧化活性(antioxidant activity),有18個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.24%;轉(zhuǎn)錄因子活性,蛋白質(zhì)結(jié)合(transcription factor activity,protein binding),有14個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.18%;電子載流子活性(electron carrier activity),有10個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.13%;翻譯調(diào)節(jié)活性(translation regulator activity),有1個(gè)Unigene得到注釋?zhuān)急?.01%。

    其中,按富集程度(qvalue<0.05)由高到底排序依次為質(zhì)體(plastid)、質(zhì)體部分(plastid part)、類(lèi)囊體(thylakoid)、質(zhì)體類(lèi)囊體(plastid thylakoid)、葉綠體(chloroplast)、葉綠體部分(chloroplast part)、質(zhì)體基質(zhì)(plastid stroma)、質(zhì)體被膜(plastid envelope)等(圖6)。

    2.6 差異表達(dá)基因的KEGG富集分析

    生物個(gè)體的功能表達(dá)通常需要大量基因的共同協(xié)作才能完成,因此通過(guò)對(duì)代謝通路的分析,能夠更加清晰地表達(dá) DEGs 的生物學(xué)功能。將差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG分析,并在130個(gè)代謝通路中得到注釋。富集程度(qvalue<0.05)最高的20個(gè)通路分別是:代謝途徑(metabolic pathways)、次生代謝物的生物合成(biosynthesis of secondary metabolites)、光合作用(photosynthesis)、植物的晝夜節(jié)律(circadian rhythm-plant)、卟啉和葉綠素代謝(porphyrin and chlorophyll metabolism)、光合作用-天線蛋白(photosynthesis-antenna proteins)、甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝(glycine,serine and threonine metabolism)、光合生物中的碳固定(carbon fixation in photosynthetic organisms)、二萜生物合成(diterpenoid biosynthesis)、類(lèi)胡蘿卜素生物合成(carotenoid biosynthesis)、碳代謝(carbon metabolism)、植物-病原體相互作用(plant-pathogen interaction)、半胱氨酸和蛋氨酸代謝(cysteine and methionine metabolism)、氮代謝(nitrogen metabolism)、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(plant hormone signal transduction)等。表示富集程度的qvalue均<0.001,其中得到注釋的 DEGs數(shù)量最多的代謝通路是代謝途徑,共有1 752個(gè)。其次,次生代謝物的生物合成有995個(gè)DEGs,植物的晝夜節(jié)律有121個(gè)DEGs,甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝有100個(gè)DEGs(圖7)。

    2.7 抗寒差異表達(dá)基因

    本試驗(yàn)在對(duì)差異表達(dá)基因功能分析的基礎(chǔ)上,對(duì)試驗(yàn)材料特異表達(dá)的基因進(jìn)行進(jìn)一步的分析,挑選出一些與植物耐寒相關(guān)的基因,發(fā)現(xiàn)這些基因主要分布在代謝途徑、次生代謝物的生物合成、卟啉和葉綠素代謝、氨基酸代謝、類(lèi)胡蘿卜素生物合成、光合作用與碳代謝、晝夜節(jié)律、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等通路中。

    如表4所示,與代謝途徑相關(guān)的表達(dá)基因有E1.6.5.4、NCED、E2.4.1.13;與次生代謝物的生物合成相關(guān)的表達(dá)基因有katE,CAT,catB,srpA、G6PD,zwf;與卟啉和葉綠素代謝相關(guān)的表達(dá)基因有hemD,UROS、hemA;與氨基酸代謝相關(guān)的表達(dá)基因有AGXT2、serC,PSAT1;與類(lèi)胡蘿卜素生物合成相關(guān)的表達(dá)基因有CYP707A、AAO3、ZEP,ABA1;與光合用與碳代謝相關(guān)的表達(dá)基因有petH、psaG、LHCB6、MDH2、IDH3、PGD,gnd,gntZ;與植物晝夜節(jié)律相關(guān)的表達(dá)基因有GI、FKF1;與植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的表達(dá)基因有CML、CPK、SNRK2、BIN2、IAA、PP2C、PYL。

    3 討論與結(jié)論

    溫度是植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中最受環(huán)境制約的因素之一,限制了植物的生長(zhǎng)發(fā)育和地理分布[13],以至于有了“江南冬景似春華,江北冬嶺只枯丫”的對(duì)比。植物在受到低溫脅迫的時(shí)候,細(xì)胞膜系統(tǒng)首先遭到破壞,膜透性改變,繼而擾亂細(xì)胞內(nèi)正常代謝,如光合作用、呼吸作用等,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[14-19]。為了研究植物體內(nèi)應(yīng)答低溫脅迫的調(diào)控機(jī)制,隨著近年來(lái)技術(shù)的發(fā)展,RNA-seq、Chip-seq、iTRAQ、TMT、LC-MS/MS 等新一代技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,分別從轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、代謝組及轉(zhuǎn)錄翻譯調(diào)控等不同方向?qū)χ参锏目购畽C(jī)制進(jìn)行解析[20]。其中,轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(RNA-seq)是對(duì)某一物種的mRNA進(jìn)行高通量測(cè)序的技術(shù),反映在特定條件和特定時(shí)間下該物種的基因表達(dá)情況[21-22],因此,通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,有利于揭示作物在冷脅迫下的生理及分子機(jī)制。目前為止,轉(zhuǎn)錄組測(cè)序手段已經(jīng)揭示了小麥、水稻、茶樹(shù)、薰衣草、草地早熟禾、煙草、擬南芥、西葫蘆等經(jīng)濟(jì)作物的耐寒分子機(jī)制,為培育其耐寒品種提供了信息技術(shù)參考[10,13,15,23-24]。

    本研究利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序方法,研究了經(jīng)過(guò)低溫馴化的耐寒海濱木槿在低溫脅迫處理下的基因表達(dá)情況。經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、數(shù)據(jù)組裝和注釋后,通過(guò)NR數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)與海濱木槿同源基因相似度最高的是陸地棉(G. hirsutum),相似率達(dá)到24.36%;其次是亞洲棉(G. arboreum),相似率達(dá)到21.94%;然后是雷蒙德氏棉(G. raimondil)的相似率達(dá)到20.68%;可可樹(shù)(Theobroma cacao),相似率達(dá)到18.60%。其中,陸地棉、亞洲棉、雷蒙德氏棉均為錦葵科木槿族棉屬,與海濱木槿同為錦葵科植物,可可樹(shù)也是錦葵目植物,說(shuō)明測(cè)序準(zhǔn)確性是比較高的。采用DESep2進(jìn)行差異基因表達(dá)分析,篩選出FDR<0.05 且 |log2FC|>1 的基因?yàn)轱@著差異基因,共得到23 689個(gè)差異表達(dá)基因,其中上調(diào)表達(dá)基因有10 256個(gè),下調(diào)表達(dá)基因有13 433個(gè)。通過(guò)GO富集分析,發(fā)現(xiàn)DEGs主要富集在代謝過(guò)程、細(xì)胞過(guò)程、膜、催化活性、黏合物等方面。這與相關(guān)報(bào)道較為一致,植物在遭遇低溫脅迫后,首先細(xì)胞膜透性會(huì)改變,傳遞信號(hào),調(diào)控細(xì)胞代謝,以應(yīng)對(duì)低溫帶來(lái)的傷害[25-26]。通過(guò) KEGG的富集分析,發(fā)現(xiàn)差異基因主要富集在代謝途徑、次生代謝物的生物合成、光合作用、植物晝夜節(jié)律、卟啉和葉綠素代謝、甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝、二萜生物合成、類(lèi)胡蘿卜素生物合成、碳代謝、植物-病原體相互作用、半胱氨酸和蛋氨酸代謝、氮代謝、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等,說(shuō)明這些途徑可能在海濱木槿低溫脅迫響應(yīng)中發(fā)揮作用。

    通過(guò)進(jìn)一步的發(fā)掘,發(fā)現(xiàn)耐寒相關(guān)的差異基因主要分布在代謝途徑、次生代謝物的生物合成、卟啉和葉綠素代謝、氨基酸代謝、類(lèi)胡蘿卜素生物合成、光合作用與碳代謝、晝夜節(jié)律、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等通路中。梁雨晨等認(rèn)為,在薰衣草晝夜節(jié)律通路中,植物受光敏色素(PHY)調(diào)控,誘導(dǎo)產(chǎn)生相關(guān)抗性基因,通過(guò)蛋白網(wǎng)絡(luò)互作分析和篩選,發(fā)現(xiàn)樞紐基因 FKF1和GI,在晝夜節(jié)律通路中上調(diào)表達(dá),參與調(diào)控植物晝夜節(jié)律信號(hào)通路,表明生物鐘調(diào)控在薰衣草應(yīng)答寒冷脅迫中發(fā)揮了重要作用[24]。本研究中,篩選出晝夜節(jié)律中的差異基因GI和FKF1均為上調(diào)表達(dá),與梁雨晨的研究結(jié)果[24]一致。Chen等通過(guò)對(duì)經(jīng)過(guò)低溫脅迫處理后耐寒基因型菠蘿的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析,DEGs 通過(guò) KEGG 分析,發(fā)現(xiàn)與細(xì)胞壁特性、氣孔關(guān)閉以及脫落酸(ABA)和活性氧(ROS)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的基因在菠蘿耐寒性中起重要作用,其中,所有與ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的冷脅迫響應(yīng)基因表達(dá)均上調(diào),包括PYR/PYL同源基因和PP2C同源基因[27]。本研究與之相一致,在本研究中,篩選出的差異基因PYL和PP2C均上調(diào)表達(dá)。趙春旭等在探究青海野生草地早熟禾低溫脅迫下的分子應(yīng)答機(jī)制時(shí),發(fā)現(xiàn)在低溫脅迫下,差異基因主要富集在光合作用、氧化還原反應(yīng)過(guò)程、碳水化合物代謝、細(xì)胞膜系統(tǒng)、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白以及次生物代謝中,另外通過(guò)耐寒和不耐寒2種材料轉(zhuǎn)錄組的對(duì)比,篩選出一批在耐寒材料中上調(diào)表達(dá)的潛在的抗寒基因,如CML、CPK、CALM、DHAR、GST、NCED、SNRK2、BSK、CKX、BIN2、ARF和PEK等[11]。本研究的結(jié)果與之一致,在本研究中,篩選出的CML、CPK、SNRK2、NCED、BIN2等與趙春旭研究中重合的基因,也均上調(diào)表達(dá)。

    本研究利用高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)建立了海濱木槿低溫脅迫前后葉片的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù),篩選出差異表達(dá)基因,為研究海濱木槿的耐寒機(jī)制以及培育海濱木槿耐寒品種提供了技術(shù)參考和基礎(chǔ)。

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    收稿日期:2022-05-16

    基金項(xiàng)目:江蘇省林業(yè)科技創(chuàng)新與推廣項(xiàng)目(編號(hào):LYKJ-連云港[2021]01);連云港市財(cái)政專(zhuān)項(xiàng)(編號(hào):QNJJ1921)。

    作者簡(jiǎn)介:趙文靜(1991—),女,江蘇連云港人,碩士,助理研究員,主要從事植物病理學(xué)和植物育種研究。E-mail:ZWJ6691@163.com。

    通信作者:劉興滿(mǎn),碩士,副研究員,主要從事園藝和植物育種。E-mail:13611551930@126.com。

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