淹水胁迫下鸭茅根系基因差异表达及相关通路分析

• 作者: 曾兵 尚盼盼 沈秉娜 王胤晨 屈明好 袁扬 毕磊 杨兴云 李文文 周晓丽 郑玉倩 郭文强 冯彦龙 曾兵
• 来源期刊: 草业学报
• 关键词: 鸭茅 淹水胁迫 根系 转录组 差异表达基因 代谢通路
• 年，卷（期）: 2024,（2）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 93-111
• 页数: 19页
• 语种: 中文

摘要

近年来我国南方地区洪涝灾害频繁发生，严重制约草牧业的发展。鸭茅作为重要的生态草种和优质牧草，耐淹性较差的特性严重影响其在频繁遭受洪涝区域的推广应用。本研究以国审品种“安巴”鸭茅为研究对象，对淹水胁迫0、8和24 h处理后的幼苗根系生理和转录等进行分析，以探究鸭茅在淹水胁迫下的响应机制。结果显示，淹水胁迫引起鸭茅根系中可溶性糖、可溶性蛋白和丙二醛含量显著增加，相对电导率先减少后显著升高。在淹水胁迫处理8 h后（相较于0 h），鸭茅根系中有5788个差异表达基因，包括上调基因2872个，下调基因2916个。胁迫处理24 h后，鸭茅根系中共有8807个差异表达基因，包括上调基因4123个，下调基因4684个。GO富集显示，这些差异表达基因功能主要涉及多糖代谢、微管结合、纤维素代谢过程、抗氧化反应等。KEGG富集显示，鸭茅根系主要通过苯丙烷生物合成、碳代谢、谷胱甘肽代谢、氨基酸生物合成、淀粉和蔗糖代谢以及糖酵解/糖异生等途径来响应淹水胁迫。进一步分析苯丙烷生物合成、碳代谢、谷胱甘肽代谢通路中的差异表达基因，推测HXK1、HXK2、ADH1、GST和APX2等关键基因在鸭茅响应胁迫中发挥重要作用。MYB、NB-ARC、WRKY、GRAS和AP2等转录因子家族基因在淹水胁迫中表达丰富，可能与鸭茅的耐淹性密切相关。本研究结果为进一步探究鸭茅耐淹的分子机理提供了基础数据，也为后续的鸭茅耐淹性状改良工作提供理论支撑。