外源褪黑素对干旱胁迫下绥农26大豆鼓粒期叶片碳氮代谢调控的途径分析

• 作者: 曹亮 杜昕 于高波 金喜军 张明聪 任春元 王孟雪 张玉先
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 褪黑素 大豆 鼓粒期干旱 碳氮代谢 代谢组和转录组
• 年，卷（期）: 2021,（9）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 1779-1790
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.04151

摘要

鼓粒期是大豆碳氮代谢最复杂的阶段, 干旱胁迫必然限制鼓粒期大豆碳氮同化、分配和转移, 影响大豆产量的形成。在我们前期的研究中, 明确了外源褪黑素对干旱胁迫下鼓粒期大豆抗旱和碳氮代谢的生理调控效应。本研究通过转录组和代谢组分析来确定褪黑素对大豆干旱条件反应的一些重要的碳氮代谢基因和途径。转录组分析表明, 与干旱胁迫处理相比, 正常供水和干旱胁迫下喷施外源褪黑素处理的大豆叶片共同上调和下调的基因分别有37个和493个。上调的基因中存在着直接和间接参与碳氮代谢的功能基因, 包括正向调控的参与半胱氨酸合成、光合作用、碳水化合物代谢和葡萄糖代谢等途径关键基因。代谢组分析发现, 与干旱胁迫处理相比, 正常供水和干旱胁迫下喷施外源褪黑素处理的大豆叶片共同上调和下调的代谢物分别有17个和43个, 上调的代谢物中绝大部分(14/17)属于氨基酸、脂质、有机酸和碳水化合物, 进一步揭示了外源褪黑素能够提高大豆碳氮代谢与抗旱的能力。结合转录组和代谢组分析发现, 褪黑素通过调节氨基酸代谢和淀粉蔗糖代谢途径, 促进干旱胁迫下-葡萄糖苷酶基因表达, 提高了L-天冬酰胺和6-磷酸葡萄糖代谢物的含量, 最终提高了大豆的抗旱性。