基于转录组测序的狗牙根抗旱根系关键代谢途径分析

• 作者: 李硕 李培英 孙宗玖 李雯
• 来源期刊: 草业学报
• 关键词: 干旱胁迫 狗牙根 根系 转录组
• 年，卷（期）: 2024,（4）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 188-200
• 页数: 13页
• 语种: 中文

摘要

根系是狗牙根响应干旱胁迫的重要器官，其响应不同程度干旱的分子机制有待进一步明确。以抗旱（C138）和敏旱（C32）2个狗牙根基因型为材料，对其正常灌溉（土壤相对含水量为田间持水量的80%～90%）、中度干旱（50%～60%）及重度干旱（20%～30%）下的根系进行取样，基于Illumina高通量测序平台进行转录组测序，共获得43581条单基因，有33025条得到注释。结果表明，与正常灌溉相比，中度及重度干旱下C138共7537个差异基因表达，其中上调1164个，下调6373个；C32有6731个差异基因表达，其中上调4304个，下调2427个。Top20 GO富集分析发现，中度干旱下C138主要富集于氧化还原酶活性、碳水化合物代谢和纤维素结合等，重度干旱下C138主要富集于磷酸代谢及蛋白磷酸化等，C32主要富集于过氧化物酶活性、氧化应激反应等；KEGG Pathway富集分析发现中度干旱下C138主要富集在谷胱甘肽代谢、苯丙基类生物合成和氮代谢途径；C32主要富集在氧化磷酸化、三羧酸循环（TCA）、核糖体和碳代谢途径；重度干旱胁迫下C138主要富集在谷胱甘肽代谢、花生四烯酸代谢、核糖体酶途径；C32主要富集在谷胱甘肽代谢、苯丙基类生物合成途径。总体而言，狗牙根中度干旱胁迫基因表达响应主要与氧化反应有关，重度干旱胁迫主要与Ca2+通路、脱落酸（ABA）信号通路和谷胱甘肽代谢有关，因而谷胱甘肽代谢可能是狗牙根响应干旱的主要KEGG通路。且与C32相比，C138响应干旱胁迫时有更多的钙依赖性蛋白激酶相关基因表达，因而抗旱性能更强。综上，谷胱甘肽代谢和MYB转录因子相关基因可能是狗牙根抗旱的关键，可作为其干旱胁迫基因研究的首选。