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高、低Cd积累小麦对Cd胁迫的转录组学响应差异
1
作者
王青
王伊秀
+4 位作者
李越男
吕永辉
张海波
刘娜
程红艳
《作物学报》
北大核心
2025年第5期1230-1247,共18页
镉(Cd)极易被小麦吸收并对人体健康构成威胁,且小麦响应Cd胁迫的分子机制尚不清楚。探究小麦Cd积累的分子机制对于通过遗传改良培育低Cd积累小麦至关重要。本试验采用营养液培养法,利用转录组学测序技术研究不同Cd积累特性小麦(济麦22...
镉(Cd)极易被小麦吸收并对人体健康构成威胁,且小麦响应Cd胁迫的分子机制尚不清楚。探究小麦Cd积累的分子机制对于通过遗传改良培育低Cd积累小麦至关重要。本试验采用营养液培养法,利用转录组学测序技术研究不同Cd积累特性小麦(济麦22和周麦32)在0、0.05和0.10 mmol L^(-1) Cd胁迫下基因调控网络变化。京都基因与基因组百科全书(KEGG)、基因本体(GO)和蛋白-蛋白相互作用网络分析(PPI)表明, Cd胁迫诱导防御相关基因表达,内质网蛋白质加工途径是0.05 mmol L^(-1)Cd胁迫下济麦22最显著富集的上调途径之一,苯并噁嗪生物合成途径是0.10 mmolL^(-1)Cd胁迫下济麦22富集程度较高的上调途径之一。此外,Cd胁迫下核糖体蛋白uL13家族为PPI中主要节点,这表明核糖体蛋白uL13家族在Cd胁迫下维持核糖体正常功能起重要作用。转运体相关基因TaNRAMP1、TaNRAMP2、TaNRAMP5、TaZIP6和TaABCG36在小麦Cd吸收和积累中起关键作用。Cd胁迫下WRKY、MYB、bHLH、bZIP转录因子表达量上调,有助于缓解Cd胁迫造成的损伤。加权基因共表达网络和可视化分析表明, LOC123168319和LOC123145825可能是与Cd积累相关的潜在候选基因。本研究筛选出的差异基因和代谢通路,可利用CRISPR/Cas9等基因编辑技术,对小麦进行遗传改良,降低其对Cd的吸收和积累能力,为小麦抗Cd机制深入研究及后续培育低Cd积累小麦品种提供参考。
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关键词
CD胁迫
小麦
差异表达基因
蛋白-蛋白相互作用
加权基因共表达网络
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职称材料
题名
高、低Cd积累小麦对Cd胁迫的转录组学响应差异
1
作者
王青
王伊秀
李越男
吕永辉
张海波
刘娜
程红艳
机构
山西农业大学资源环境学院
出处
《作物学报》
北大核心
2025年第5期1230-1247,共18页
基金
国家自然科学基金项目(42107044)
山西农业大学杰青优青培育工程项目(2022YQPYGC07)
+2 种基金
山西农业大学“特”“优”高质量发展科技支撑工程项目(TYGC24-03)资助
来晋工作奖励基金(SXBYKY2021038)
山西省科技重大专项计划“揭榜挂帅”项目“特优食用菌产业关键技术研究与应用示范”(202301140601015)。
文摘
镉(Cd)极易被小麦吸收并对人体健康构成威胁,且小麦响应Cd胁迫的分子机制尚不清楚。探究小麦Cd积累的分子机制对于通过遗传改良培育低Cd积累小麦至关重要。本试验采用营养液培养法,利用转录组学测序技术研究不同Cd积累特性小麦(济麦22和周麦32)在0、0.05和0.10 mmol L^(-1) Cd胁迫下基因调控网络变化。京都基因与基因组百科全书(KEGG)、基因本体(GO)和蛋白-蛋白相互作用网络分析(PPI)表明, Cd胁迫诱导防御相关基因表达,内质网蛋白质加工途径是0.05 mmol L^(-1)Cd胁迫下济麦22最显著富集的上调途径之一,苯并噁嗪生物合成途径是0.10 mmolL^(-1)Cd胁迫下济麦22富集程度较高的上调途径之一。此外,Cd胁迫下核糖体蛋白uL13家族为PPI中主要节点,这表明核糖体蛋白uL13家族在Cd胁迫下维持核糖体正常功能起重要作用。转运体相关基因TaNRAMP1、TaNRAMP2、TaNRAMP5、TaZIP6和TaABCG36在小麦Cd吸收和积累中起关键作用。Cd胁迫下WRKY、MYB、bHLH、bZIP转录因子表达量上调,有助于缓解Cd胁迫造成的损伤。加权基因共表达网络和可视化分析表明, LOC123168319和LOC123145825可能是与Cd积累相关的潜在候选基因。本研究筛选出的差异基因和代谢通路,可利用CRISPR/Cas9等基因编辑技术,对小麦进行遗传改良,降低其对Cd的吸收和积累能力,为小麦抗Cd机制深入研究及后续培育低Cd积累小麦品种提供参考。
关键词
CD胁迫
小麦
差异表达基因
蛋白-蛋白相互作用
加权基因共表达网络
Keywords
Cd stress
wheat
differentially expressed gene
protein-protein interaction
weighted gene co-expression network
分类号
S512.1 [农业科学—作物学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
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1
高、低Cd积累小麦对Cd胁迫的转录组学响应差异
王青
王伊秀
李越男
吕永辉
张海波
刘娜
程红艳
《作物学报》
北大核心
2025
0
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引证文献
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