基于转录组测序分析阿氏芽孢杆菌R60对玉米抗旱性的影响

• 作者: 舒健虹 王子苑 曾庆飞 李小冬 陈才俊 王小利
• 来源期刊: 南方农业学报
• 关键词: 玉米 干旱胁迫 阿氏芽孢杆菌 耐旱性 转录组
• 年，卷（期）: 2024,（8）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种 种质资源 分子生物学
• 页码范围: 152-163
• 页数: 12页
• 语种: 中文

摘要

【目的】分析干旱胁迫下阿氏芽孢杆菌（Bacillus aryabhattai）R60菌株对玉米耐旱性的影响，为抗旱性生物菌肥挖掘及玉米抗逆性提高提供理论参考。【方法】利用转录组测序技术，比较分析干旱胁迫下玉米根系接种阿氏芽孢杆菌R60菌株后的转录水平变化，以玉米根部注入灭菌的蒸馏水为对照，挖掘玉米的关键差异表达基因（DEGs），对其进行GO功能注释及KEGG信号通路富集分析。【结果】处理组和对照组共检测出1524个DEGs，与对照组相比，处理组有421个DEGs表达上调，有1103个DEGs表达下调。421个上调表达的DEGs共注释到26个GO条目上，包括13个生物学过程条目（细胞途径、代谢途径、刺激响应和生物调节等）、3个细胞成分条目（细胞结构体、细胞内和蛋白复合体）和10个分子功能条目（结合、催化活性和转录调控活性等）。表达下调程度排名前20的DEGs主要注释到5个生物学过程条目（细胞途径、生物调节和刺激响应等）、2个细胞成分条目（细胞结构体和细胞内）和4个分子功能条目（结合、转录调控活性等）。DEGs主要富集在RNA运输、m RNA通路、植物激素信号转导、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路及植物—病原互作等5条信号通路中。与对照组相比，处理组植物激素信号转导途径中，茉莉酸（JA）信号通路中的负调控茉莉酸ZIM结构域蛋白（JAZ）和下游的MYC2家族转录因子、赤霉素（GA）信号通路中的GA受体1(GID1)和负调控抑制蛋白（DELLA）、脱落酸（ABA）信号通路中的蛋白磷酸酶（PP2C）及乙烯信号通路中的乙烯受体转录因子1(ERF1)等编码基因表达下调；MAPK信号通路中，MAP激酶底物1(MKS1)和丝裂原活化蛋白激酶（MPK3、MKK9和MAPKKK18）等编码基因表达下调。此外，钙调节蛋白（CALM）和钙结合蛋白（CML）基因下调表达，而E3泛素连接酶（RHF、HOS1和BRE1）、磷酸核糖焦磷酸激酶（PRPS）和UDP葡萄糖醛酸酯4异构酶（GAE4）等编码基因表达上调。实时荧光定量PCR分析结果与转录组数据基本一致。【结论】阿氏芽孢杆菌R60促生菌可上调玉米植株根系中RHF、HOS1、BRE1、GAE4和PRPS等基因表达，但下调ERF1、DELLA和PP2C等基因表达，从而激活多个信号转导途径增强植株对干旱胁迫的耐受能力。