干湿交替诱导水稻根表铁膜形成的基因表达谱分析

• 作者: 于晓莉 傅友强 杨旭健 沈宏
• 来源期刊: 中国水稻科学
• 学科: 农学
• 关键词: 水稻 干湿交替 铁膜 差异表达基因 氧化还原相关基因
• 年，卷（期）: 2017,（2）
• 所属期刊栏目: 研究报告
• 页码范围: 133-148
• 页数: 16页
• 分类号: S143.7+2|S511.061
• 字数: 11828字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6115

摘要

[目的]干湿交替(AWD)是水稻种植过程中最重要的管理方式,能够提高水稻根系活力、增强抗逆性.研究发现,AWD能明显促进水稻根表铁膜的形成.然而,AWD诱导水稻根表铁膜形成的基因表达谱尚未见报道.[方法]采用砂培试验,研究了长期淹水(CK)、干湿交替(AWD)、长期淹水加Fe2+(CK+Fe)和干湿交替加Fe2+(AWD+Fe)四个处理下水稻根系基因的差异表达谱.[结果]AWD处理与CK处理相比,水稻根系有506个差异表达基因(DEG)上调表达,有687个DEG下调表达;AWD+Fe处理与CK+Fe处理相比,有308个DEG上调表达和179个DEG下调表达;CK+Fe处理与CK处理相比,有728个DEG上调表达和1175个DEG下调表达;AWD+Fe处理与AWD处理相比,有1252个DEG上调表达和1189个DEG下调表达.维恩图分析发现,共计有3822个DEG参与了AWD诱导水稻根表铁膜形成过程.基因功能(GO)分析表明,在生物过程中共有270个DEG参与了氧化还原反应过程,分子功能中共有165个DEG与氧化还原酶功能有关.生物通路富集分析(KEGG)结果表明,细胞器类、信号刺激类、光合作用类、生物合成类和代谢类等生物通路参与了AWD诱导水稻根表铁膜的形成过程.AWD和根表铁膜形成过程发现有38个共享DEG,这些基因的蛋白注释与水稻抗病性、抗旱性、细胞壁和细胞膜、氧化还原、蛋白激酶和转运、新陈代谢过程有关.与CK处理相比,AWD处理诱导了氧化还原反应过程相关的基因达102个,占总DEG数的8.25%.AWD处理促进了水稻根系过氧化物酶、脂肪酸氧化酶和乙醇酸氧化酶等相关基因的上调表达.与CK处理相比,AWD处理提高了水稻根系活力和根表铁膜数量,分别为22.9%和45.7%.实时荧光定量PCR验证结果与转录组分析结果基本一致,其相关系数达到0.90.[结论]综上所述,AWD明显诱导了氧化还原反应过程中的相关基因大量表达,增加了根系氧化力,促进根表铁膜的形成;过氧化物酶、脂肪酸氧化酶和乙醇酸氧化酶等相关的基因可能是AWD诱导水稻根表铁膜形成的重要基因.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	沈宏	华南农业大学资源环境学院	59	907	17.0	29.0
2	于晓莉	华南农业大学资源环境学院	4	21	3.0	4.0
3	傅友强	华南农业大学资源环境学院	10	128	5.0	10.0
7	杨旭健	华南农业大学资源环境学院	7	52	3.0	7.0