基于RNA-Seq数据分析盐角草适盐机制

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盐胁迫是影响作物生长发育最严重的非生物胁迫之一。研究植物耐盐机理和挖掘耐盐关键基因对培育耐盐作物新品种、保持农业可持续发展具有重要意义。盐角草(Salicornia europaea L.)是世界上最著名的盐生植物之一,属于藜科盐角草属,生长于盐碱地、盐湖旁及海边,在含盐量高达0.5-6.5%的土壤中也能生长,但目前对其耐盐分子机制的研究还很不透彻。本研究以盐角草为材料,通过RNA-Seq数据分析,以期筛选获得耐盐相关基因,为培育耐盐作物新品种提供基因资源。1.本研究对0 m M,200 m M,400 m M和600 m M NaCl处理下的盐角草进行表型观察并取其茎叶进行转录组测序分析,结果如下:盐角草在200 m M NaCl处理下长势最好,无盐或者高盐(600 m M)处理下植株长势均被抑制,表现出不同的表型,无盐时植株分支少,茎叶深绿,高盐时植株矮小。2.在不同浓度NaCl处理下,盐角草的含水量和鲜重与干重比值变化趋势一致,在400 m M下达到最大值,600 m M时略下降;随着测定时间的延长,盐角草的保水力都呈下降趋势,0 m M的盐角草保水力最弱,400 m M NaCl处理的盐角草保水力最强;盐角草的POD活性随着盐浓度升高而增强,SOD活性在400 m M时最强,600 m M时最弱。3.利用RNA-seq技术,对不同盐胁迫梯度下不同时间段的盐角草茎叶混合取样进行测序,以0 m M NaCl处理为对照筛选盐处理诱导的差异表达基因,共有216个显著表达的差异基因,上调的有148个,下调的68个。GO分析表明,盐处理下差异基因富集在金属离子结合,H2O2分解代谢过程,对氧化应激的反应,过氧化物酶活性,NO生物合成过程等生物功能。KEGG分析表明:盐处理主要影响盐角草糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定生物合成、次生代谢物合成、植物激素信号转导、过氧化物酶体、MAPK信号通路--植物等通路。我们推测盐角草在适应盐环境的过程中,通过改变自身结构,比如增加茎叶肉质化程度,改变代谢过程,包括碳水化合物,苯丙烷类化合物、二萜类化合物等代谢过程来适应盐环境。以200 m M NaCl处理为对照筛选无盐和高盐下诱导的差异表达基因,得到三个共同显著表达的差异基因,其中,两个上调表达基因:Unigene6076_All(β-葡萄糖苷酶),Unigene10876_All(L-抗坏血酸过氧化物酶),一个下调表达基因:Unigene6845_All(功能未知)。我们推测Unigene6076_All(β-葡萄糖苷酶)和Unigene10876_All(L-抗坏血酸过氧化物酶)在盐角草适盐机制中扮演重要角色。
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