涝渍处理对人工合成小麦衍生品种的表型和转录影响

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四川是西南麦区的主要组成部分。由于气候原因以及稻麦轮作的耕作方式,涝渍胁迫是影响四川小麦生产安全的重要因素。故而鉴定筛选出耐涝抗涝的品种,挖掘关键基因进行育种利用是稳定小麦生产安全,提高经济效益的重要途径。蜀麦580、蜀麦830和蜀麦969是四川农业大学小麦研究所,利用人工合成小麦SHW-L1选育的3个普通小麦品种。本研究在室内模拟涝渍胁迫,评估涝渍处理对3个品种的表型和转录影响。主要研究结果如下:1.三个品种对涝渍处理的表型反应相似,但是发生的速率和严重程度各不相同。涝渍处理的主要表型变化为叶片变黄和生长受抑制。其中,蜀麦830对涝渍处理最为敏感,淹水第7天开始出现叶片变黄,并且迅速扩展;地上和地下部生长均受到显著抑制。蜀麦580苗期对涝渍处理有一定的抗性,仅少量叶片变黄,且发生速率较慢;苗期的生长没有显著变化。蜀麦969在涝渍处理的早期(苗期),很少发生叶片变黄的现象,且地上部生长没有受到显著影响;但地下部的生长显著变慢。全生育期观察(从苗期至成株期一直处于淹水状态)表明,蜀麦969对持续淹水的耐受性最好,蜀麦580次之,蜀麦830最差。2.转录组分析表明,涝渍处理显著影响3个品种的基因表达。其中蜀麦580中表达水平发生显著变化的基因最多(27,815),其次为蜀麦830(19,484),相对较少的是蜀麦969(3894)。蜀麦580和蜀麦969地上部上调表达的基因显著多于下调表达的基因,而蜀麦830相反;从地下部来看,蜀麦580和蜀麦830下调表达的基因更多,而蜀麦969上调和下调表达的基因数目类似。3.差异表达基因功能富集分析表明,多个参与逆境胁迫的生物学途径基因的表达发生显著变化,包括过氧化氢代谢途径、氧化应激反应、脂质分解过程、蛋白质加工、丙酮酸代谢、茉莉酸信号途径等等。4.共表达网络分析(WGCNA)挖掘到18个可能参与涝渍抗性的18个关键节点基因,是进一步研究涝渍胁迫抗性网络和挖掘优异等位变异的重要候选位点。
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