盐胁迫下药物对水稻基因差异性表达的分析

来源 :广东海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xulei25163974
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从寡核苷酸基因芯片检测到的盐胁迫下诱抗剂处理的水稻R6的差异基因[1]中,选择部分上调或下调比率高的基因包括P450家族、MDR家族部分基因和某些转录因子进行研究。 在诱抗剂HI能够提高水稻R6耐盐能力[2]的基础上,本试验通过在盐胁迫下采用药物RFP、CsA、EM、Cim、VP和农药hymexazol、诱抗剂HI处理,研究R6幼苗的形态变化,并用半定量RT-PCR技术研究药物、诱抗剂HI、HI-药物处理对上述基因表达的影响,揭示这些基因在盐胁迫下的表达差异,探讨这些基因是否与R6幼苗的耐盐性有关,期望挖掘诱抗剂诱导耐盐的相关基因和揭示水稻耐盐的分子机制。主要结果如下: 1.不同处理的水稻R6在NaCl胁迫下的苗期形态表现与H2O对照相比,盐胁迫下用药物处理和HI预处理后,各种药物处理的R6的苗高和根长都受到一定程度的抑制。与NaCl对照相比,诱抗剂HI促进R6根伸长,幼苗比盐处理的稍高。与NaCl对照相比,EM、Cim抑制苗高和根长,RFP促进苗高抑制根长,H、CsA、VP促进根长且幼苗比盐处理稍高。与诱抗剂HI相比,HI-EM-S、HI-Cim-S、HI-VP-S和HI-RFP-S处理不同程度抑制了HI对R6根的诱导,HI-CsA-S处理抑制HI对R6根的诱导作用不明显。HI-CsA-S、HI-VP-S、HI-Cim-S、HI-RFP-S处理与单独用CsA、VP、Cim、RFP处理相比,根变粗、胚根增多、根长稍微增长,HI-EM-S处理与EM处理均抑制根长。HI-Cim-S和Cim-S-HI处理的苗高整体上相差不大,出现根长较短、苗高较矮、苗顶端白化等现象。 2.半定量RT-PCR检测的不同处理对R6目的基因表达的影响2.1NaCl胁迫对R6目的基因的影响与H2O对照相比,叶中NaCl胁迫特异诱导P7、P16、P17、P29、P64和P65;根中NaCl胁迫上调P8,下调P16,结果表明这些基因可能是R6的耐盐性基因。 2.2诱抗剂HI和恶霉灵处理对R6目的基因的影响与NaCl对照相比,诱抗剂HI处理叶中特异诱导P8、P28,上调P11、P16、P17、P32,下调P15、P29、P65;H处理根中特异诱导P28,上调P8、P11、P16、P31、P32、P64,下调P29;H处理叶中特异诱导P8、P28,上调P11、P16、P31、P32,下调P15、P27、P29、P65。 根中H处理时,除P31外,其它基因差异表现与基因芯片相吻合。根中H处理和叶中H、诱抗剂HI处理基因差异表现相当吻合。 P8、P11、P15、P16、P17、P28、P29、P32、P64、P65是根和叶中H和诱抗剂HI处理影响显著的基因。叶中H处理后P27的表达加强。诱抗剂HI处理时,P450家族的P8、P11、P15、P16、P17,PGP家族的P32、P64、P65以及转录因子的P28、P29表达差异明显。 2.3盐胁迫下不同药物处理对R6目的基因的影响与NaCl对照相比,各种药物单独处理对基因特异表达为:叶中CsA对P7、P65,EM对P65,Cim对P7、P15、P29、P65,RFP对P64,VP对P15、P28、P31、P64、P65及根中EM对P7的表达完全抑制;CsA对叶中P28、EM对根中P28、Cim对根中P15的表达特异诱导。各种药物单独处理对基因增强(上调或下调)表达为:叶中CsA下调P29,EM下调P7、P11、P29、P65而上调P16、P17,Cim下调P11、P16、P17,RFP上调P11、P16、P17、P19、P28、P31、P32,VP上调P8、P9、P11、P16、P18、P19、P32;根中EM下调P8、P11、P31,Cim下调P19、P29、P31、P64,RFP上调P9、P11、P16、P18、P29、P31、P32、P64、P65而下调P7,VP上调P9、P11、P16、P18、P29、P31、P32、P64、P65。 药物以及HI-药物处理影响显著的是:叶中CsA处理P8、Cim处理P28、RFP处理P15的表达被完全抑制;叶中CsA处理P16、EM处理P7、Cim处理P31、VP处理P7、P18的表达明显被抑制;根中VP处理P7的表达被明显抑制。 总体上,在根和叶中,Cim对目的基因的表达主要起抑制作用,RFP主要起诱导作用;VP在叶中有一定的抑制作用,但在根中主要起诱导作用;EM在叶和根中抑制一些基因的表达,但也诱导某些基因的表达;CsA在叶中抑制作用不明显,影响基因比较少。 2.4诱抗剂HI预处理后不同药物处理对R6目的基因的影响与诱抗剂HI处理相比,诱抗剂HI预处理后药物处理,在叶中整体趋势为显著上调的是P8、P11、P28、P32、P65,显著下调的是P27、P29;在根中为显著下调的是P9、P29、P65;另外,P65在根和叶中变化趋势相反。 诱抗剂HI的处理效果被药物显著影响的是:在根中,HI预处理后CsA和EM处理P17、P18、P28、P64,CsA、EM和Cim处理P11、P16、P31、P32的表达被抑制。而在叶中,HI预处理后CsA处理P8、P16、P17、P27、P29,EM处理P16、P19、P27、P29、P64,Cim处理P8、P16、P18、P29、P31,RFP处理P7、P8、P27,VP处理P7、P8、P27的表达被抑制;EM处理P15、Cim处理P64的表达被完全抑制。 诱抗剂HI预处理有效调节了药物处理对基因表达的影响,提高R6耐盐性,P450和PGP家族基因的诱导剂和抑制剂可能与诱抗剂HI相互作用,使基因表达发生变化,进而对R6耐盐性产生一定影响。 2.5诱抗剂HI预处理后药物处理与单独药物处理对R6目的基因的影响药物的处理效果被诱抗剂HI逆转的是:HI逆转Cim对叶P7、P11、P15、P17、P29、P65和根P18、P19、P27、P64的抑制,CsA对叶P7、P65的抑制,RFP对叶P64、P65的抑制和对P29、P31的诱导;VP对叶P15、P18、P28、P31、P32、P64、P65和根P7、P8、P11、P31的抑制以及对叶P27的诱导,EM对叶P11、根P7和P8的抑制。 作为诱抗剂的HI可以逆转抑制剂对基因表达的抑制,也可以增强诱导剂对基因表达的诱导,诱抗剂HI与药物可能存在着互作协同作用,调节基因表达,提高抗性,使植株得以生存或生长发育正常。 2.6西咪替丁和诱抗剂HI处理时序不同对R6目的基因的影响先用Cim预处理后用HI处理,叶中表达完全被抑制的是P15、P27、P65,在根中为P15、P19;叶中表达显著被抑制的是P7、P17、P19、P31,在根中为P9、P17、P18;叶中表达被增强的基因是P16,在根中为P11。 根和叶中Cim和HI处理顺序不同,受影响的基因主要是P450家族基因,可能是诱抗剂作为一种外源物先被P450代谢,其代谢物的活性诱导,有利于提高了水稻R6的耐盐性。
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