甘蓝型油菜响应低氮胁迫的表达谱分析

• 作者: 肖燕 姚珺玥 刘冬 宋海星 张振华
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 甘蓝型油菜 低氮胁迫 NO3 可变剪接
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
• 页码范围: 1526-1538
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94197

摘要

随着人们对作物产量的需求不断提高, 氮肥被过量施用, 而作物的氮素利用率(NUE)却在不断降低。本研究从低氮胁迫下油菜的生理变化入手, 结合高通量的数字基因表达谱测序技术, 分析了油菜在低氮0、3、72 h下的转录组差异响应, 鉴定了氮的吸收﹑转运﹑分配和转录因子等方面的差异表达基因。结果表明, 甘蓝型油菜在低氮处理后, 氮优先分配到地上部, 硝酸还原酶(NR)活性显著降低, 而谷氨酞胺合成酶(GS)活性升高, 油菜植株总氮浓度降低, NUE升高。基因基因本位论(GO)功能与京都基因和基因组百科全书(KEGG)代谢通路分析表明, 地上部差异表达基因主要是参与代谢过程、蛋白结合、离子结合、阴离子结合等, 根中差异表达基因主要是参与分子功能、初级代谢过程、离子结合、阴离子结合等。基因表达谱分析表明, 低氮胁迫72 h后, 根中BnaGLNs家族基因表达大部分升高; 根中BnaWRKY33s和BnaWRKY70s的基因表达量降低; BnaMYB4s、BnaMYB44s和BnaMYB51s亚家族中的大部分基因的表达量降低; BnaNIAs家族中的大部分基因表达上调; 在BnaNRT2.1s和BnaNRT3.1s亚家族中, 根中BnaA6NRT2.1 (BnaA06g04560D)、BnaA6NRT2.1 (BnaA06g04570D)、BnaA2NRT3.1 (BnaA02g11760D)、BnaC2NRT3.1 (BnaC02g16150D)的表达上调。同时, 地上部和根发生外显子跳跃(SE), 外显子选择性跳跃(MXE)类型的可变剪接积极加强对低氮的适应。总而言之, 在低氮处理下, 甘蓝型油菜可以通过调控BnaNRTs、BnaGLNs、BnaNIAs家族基因提高NUE, 以及调控BnaMYBs、BnaWRKYs家族和可变剪接积极适应低氮胁迫。