大豆品种苗期耐盐碱差异及转录组分析

来源 :内蒙古民族大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:csj123
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对不同大豆品种的耐盐碱能力进行综合评价,筛选出相对耐盐碱的大豆品种,进一步对耐盐碱和盐碱敏感大豆品种进行转录组分析,从而为盐碱地有效利用和探索大豆耐盐碱机理提供实验数据和理论依据。采用水培方法,用60 mmol/L混合盐(NaHCO3:Na2CO3的摩尔比为9:1)溶液,对18份大豆品种的幼苗(25 d苗龄)进行盐碱胁迫。7 d处理后,对株高、茎粗、叶面积、主根长、地上干重、净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)等指标进行测定,通过主成分分析法和模糊数学隶属函数法对18份大豆品种进行耐盐碱性综合评价,并进行聚类分析;用NaHCO3和Na2CO3混合溶液对25 d苗龄耐盐碱大豆品种东农42和盐碱敏感品种吉育256进行7 d胁迫处理,分析混合盐碱胁迫对不同大豆品种的生理生化性状、形态性状、干物质和百粒重的影响;用NaHCO3和Na2CO3混合溶液对25d苗龄耐盐碱大豆品种东农42和碱敏感品种吉育256进行胁迫处理,分别于0h、3h、12h进行转录组测序。主要结果如下:1.经主成分分析,株高、主根长和净光合速率的负荷量最大,可作为衡量大豆品种耐盐碱性筛选的主要指标。18份大豆品种可以被分为三大类,其中东农42、杂交豆5号、吉育257和NMD2号为耐盐碱品种;吉育611、吉育299、开豆18、东农69、东农60、禾丰35、雅布力、东农64、NMD3号、NMD1号和铁豆39为中等耐盐碱品种;吉育256和东农63为盐碱敏感品种。2.在盐碱胁迫处理下,东农42叶片SPAD值、蒸腾速率、qp随胁迫浓度的升高呈先升高后降低的趋势,吉育256叶片净光合速率、气孔导度、Fm、Fv/Fm、ETR均随胁迫浓度的增强呈持续下降趋势,Ci和NPQ持续升高,东农42叶片Ci呈先降低后升高的趋势,Fm、Fv/Fm呈先升高后降低趋势,东农42叶片和根系SOD活性、CAT活性、淀粉含量、叶片相对电导率、根系POD活性均呈先升高后降低趋势,叶片与根系MDA含量和可溶性糖含量均呈持续升高趋势,MDA含量呈先降低后升高趋势,吉育256叶片和根系CAT活性、SOD活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量均低于对照,MDA含量和相对电导率均高于对照。30 mmol/L盐碱胁迫对东农42各性状有一定的促进作用,对吉育256各性状抑制不明显,两个品种大豆在60 mmol/L盐碱浓度下均受到不同程度影响,耐盐碱性品种所受影响小于敏感性品种,90 mmol/L盐碱浓度下各品种大豆均受到严重的影响,说明90 mmol/L碱性盐处理浓度可能是大豆耐受盐碱浓度临界值。3.在胁迫初期(Oh vs 3h),吉育256有2717个基因上调表达,占差异表达基因的71.53%,东农42有5484个基因上调表达,占差异表达基因的77.92%;在胁迫后期(0h vs 12h),吉育256有14334个基因上调表达,占差异表达基因总数的82.55%,东农42有15029个基因上调表达,占差异表达基因总数的85.01%,说明胁迫后期两个品种应对胁迫所带来的伤害的能力均强于胁迫初期,而耐盐碱品种在两个胁迫时期均有更多的基因上调表达,表现出更大的优势。4.对吉育256 12h vs东农42 12h组间4105个基因进行GO功能分类富集分析显示,共有3176个差异基因被注释到GO功能三大分类的39个亚类中,其中细胞、细胞组分、连接、催化过程、细胞过程和代谢过程对大豆耐盐碱调控具有关键作用;KEGG功能分类显示,共有4105个差异基因,被富集到331个代谢通路,其中显著富集的通路包括苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号传导、次生代谢产物的生物合成和类黄酮生物合成等16个通路。5.盐碱胁迫后东农42和吉育256分别有1347和1096个差异基因注释到TFs数据库,均涵盖了 48个TFs家族。其中bHLH、ERF、MYB和WRKY转录因子家族在两个大豆品种中均占较高比例。
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