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柳枝稷生长、生理和基因差异表达对供磷水平的响应
1
作者 刘威帆 赵匆 +1 位作者 吴娜 刘吉利 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2181-2196,共16页
【目的】探究柳枝稷(Panicum virgatum L.)在不同磷水平下的生理代谢及转录水平变化,以解析柳枝稷磷响应特征,挖掘磷高效利用基因。【方法】以‘Pathfinder’品种柳枝稷为供试材料,采用水培方法(Hoagland营养液)进行培养试验。营养液设... 【目的】探究柳枝稷(Panicum virgatum L.)在不同磷水平下的生理代谢及转录水平变化,以解析柳枝稷磷响应特征,挖掘磷高效利用基因。【方法】以‘Pathfinder’品种柳枝稷为供试材料,采用水培方法(Hoagland营养液)进行培养试验。营养液设置4个KH_(2)PO_(4)供应水平:20、100、200、500μmol/L(分别记为P20、P100、P200、P500)。在生长箱中培养45天后,取样测定柳枝稷生长和根系表型指标、抗逆酶活性,并进行叶片和根系转录组测序,分析不同磷水平下柳枝稷叶片和根系的响应差异。最后,从糖酵解和苯丙素生物合成途径挑选了部分基因进行qRT-PCR分析,以证实转录组测序的准确性。【结果】随着供磷水平的提高,叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性呈先降低后增加的趋势;根系总长度、根系总面积和根系活力呈先增加后减少的趋势;叶片和根系中酸性磷酸酶活性和磷含量呈先增加后减少的趋势。不同供磷浓度下,叶片和根系中各磷处理共同表达差异表达基因(DEGs)分别有1091、1762个。GO富集注释显示,叶片中DEGs富集在离子跨膜转运、氧化还原酶上,根系则富集在特异DNA序列结合、主动跨膜转运和裂合酶上。两器官共同富集的DEGs主要定位于抗氧化酶、转移酶、无机分子跨膜转运蛋白上。KEGG富集分析发现,柳枝稷叶片和根系中共有9个共同代谢通路,其中氨基糖和核苷糖代谢、糖酵解/糖异生、苯丙素生物合成、蔗糖和淀粉代谢通路DEGs显著富集,具体为:糖酵解和苯丙素生物合成途径各有16个DEGs,涉及磷吸收转运基因共20个。糖酵解途径中关键酶基因(AE、PGM、HK、PFK),苯丙素生物合成途径中关键酶基因(PAL、CCR、CAD、C4H、4CL)和磷吸收转运调控基因(GPT2、PHT2;1、TPT、PPT1、PPT2、PPT3、PiC3、APC2)的差异化表达,引起柳枝稷叶片和根系对磷营养的代谢反应差异。【结论】适当提高供磷水平,可改善柳枝稷根系特征,降低叶片抗逆酶活性,提高叶片和根系中酸性磷酸酶活性,从而提高植株磷含量和干物质量。此外,糖酵解、苯丙素生物合成和磷吸收转运相关的关键基因在叶片和根系中均表现出显著差异表达。 展开更多
关键词 供磷水平 柳枝稷 生理指标 转录组 糖酵解 苯丙素生物合成 磷吸收转运
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藜麦幼苗响应低氮的转录组分析
2
作者 杨雅舒 郁培义 +3 位作者 王建华 陕嘉楠 裴红宾 杨利艳 《华北农学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期143-153,共11页
为探究藜麦响应低氮的分子机制,筛选低氮响应基因,揭示藜麦响应低氮的适应性变化,从不同氮素水平处理下藜麦的生长和叶绿素合成入手,采用RNA-Seq技术从转录组水平分析藜麦对于低氮和缺氮分别处理5 d和30 d后的响应情况。结果表明,藜麦... 为探究藜麦响应低氮的分子机制,筛选低氮响应基因,揭示藜麦响应低氮的适应性变化,从不同氮素水平处理下藜麦的生长和叶绿素合成入手,采用RNA-Seq技术从转录组水平分析藜麦对于低氮和缺氮分别处理5 d和30 d后的响应情况。结果表明,藜麦在缺氮条件下根系优先生长;低氮和缺氮均可促使老叶优先变黄或脱落而维持幼嫩叶片的叶色,且均提高了幼苗对氮素的利用效率。GO功能富集分析结果显示,低氮和缺氮分别在处理5 d和30 d后差异表达基因均主要涉及膜的重要组成部分、细胞膜、氧化还原过程、代谢过程、ATP结合及金属离子结合等。KEGG富集分析结果表明,低氮和缺氮处理相对于高氮处理5 d后比较显著的差异代谢通路在于苯丙素的生物合成和谷胱甘肽代谢;而处理30 d后比较显著的差异代谢通路在于碳代谢通路。进一步挖掘藜麦响应低氮的关键基因,结果显示,低氮和缺氮处理5 d后过氧化物酶、谷胱甘肽S-转移酶、抗坏血酸过氧化物酶基因上调,表达量较高;低氮和缺氮处理30 d后磷酸甘油酸激酶、半胱氨酸合成酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶(NADP)、磷酸烯醇丙酮酸羧化酶基因上调,表达量较高。qRT-PCR验证结果与RNA-Seq测序结果一致。 展开更多
关键词 藜麦 低氮 苯丙素生物合成 谷胱甘肽代谢 碳代谢
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基于转录组与代谢组料慈竹的耐盐机制分析
3
作者 杜娟 陈咸吉 +6 位作者 王哲 聂现辉 陈彦超 艾文胜 孟勇 汪启明 彭国平 《湖南农业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期35-41,共7页
选取盐处理组(1.0%NaCl溶液浇灌)和对照组(用井水浇灌)料慈竹的成熟叶片进行转录组与代谢组分析,分析料慈竹在转录水平与次生代谢物水平的变化。结果表明:与对照组相比,处理组共检测到差异基因487个,其中上调基因257个,下调基因230个;G... 选取盐处理组(1.0%NaCl溶液浇灌)和对照组(用井水浇灌)料慈竹的成熟叶片进行转录组与代谢组分析,分析料慈竹在转录水平与次生代谢物水平的变化。结果表明:与对照组相比,处理组共检测到差异基因487个,其中上调基因257个,下调基因230个;GO功能分析基因差异表达(DEGs)结果显示,在盐胁迫下叶片中DNA出现损伤,甲基转移酶复合物富集最多;DEGs的KEGG富集分析发现,料慈竹的糖类、氨基酸类代谢相关途径富集种类较多,次生代谢产物途径富集数量最多;盐处理后差异表达的次生代谢物共有225种,上调的有77种,下调的有148种,其中差异表达显著上调的次生代谢产物1种(log_(2)(FC)≥1),为葫芦巴碱,下调的有20种(log_(2)(FC)≤-1),主要为酚酸类及黄酮类化合物;料慈竹在长时间的盐胁迫下依靠自身的甲基化复合物相关基因调控稳定了基因的表达,但盐胁迫仍然导致DNA受到损伤;通过初生代谢能力的提高及下游苯丙素类生物合成途径的减少,料慈竹的可溶性糖、可溶性蛋白、葫芦巴碱等渗透压调节物质含量提高,维持了渗透压,保证在盐胁迫下的生理活性,提高了在含盐环境中的生长能力。 展开更多
关键词 料慈竹 盐胁迫 代谢组 转录组 苯丙素类生物合成 基因差异表达
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