南方型紫花苜蓿叶片盐胁迫应答基因鉴定与分析-农业生物技术学报.PDF

Online system: 农 业 生 物 技 术 学 报 Journal of Agricultural Biotechnology 2015, 23(12): 1531~1541 DOI: 10.3969/j.issn. 1674-7968.2015.12.001 南方型紫花苜蓿叶片盐胁迫应答基因鉴定与分析 * 马进 郑钢 浙江农林大学风景园林与建筑学院，临安311300 * 通讯作者，majinzjl@ 163.com 摘 要 以南方型紫花苜蓿(Medicagosativa ‘Millennium ’) 为材料，以正常培养(WT_CK2) 和盐胁迫 (WT_N2)条件下的2 个样品叶片进行转录组分析，鉴定紫花苜蓿叶片盐胁迫应答相关基因，从转录组水 平揭示南方型紫花苜蓿适应盐胁迫环境的分子机制。提取常培养(WT_CK2)和盐胁迫(WT_N2) 叶片总 RNA ，以Illumina Hiseq 2000 平台进行RNA 测序(RNA Sequencing, RNA-Seq)分析。同时，对上调和下调 DEGs(differential-expressed genes) 进行基因本体(Gene Ontology, GO) 和京都基因与基因组百科全书 (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)代谢途径富集分析。选择DEGs 6 个，以qRT-PCR 验 证RNA-Seq 结果的可靠性。结果表明，滤低质量reads 后，WT_CK2 和WT_N2 分别保留了62 771 040 和 60 394 756 对高质量reads 用于差异表达基因的筛选，其中52.47%和53.07% 的reads 能准确比对到参考 序列蒺藜苜蓿(Medicagotruncatula)上，说明RNA-Seq 结果和参考序列可靠。DEGs 鉴定结果表明，7 497 个基因受盐胁迫诱导差异表达，其中上调表达4 078 个，3 419 下调表达，其中包括46 个转录因子家族的 474 个转录因子基因在盐胁迫差异表达。GO 富集分析表明，差异表达基因广泛涉及结合、催化活性、细 胞过程、代谢过程和刺激响应。KEGG 代谢分析表明，差异表达基因广泛涉及次生代谢、代谢途径、苯丙 素的生物合成、黄酮类生物合成和植物激素信号转导。紫花苜蓿叶片盐胁迫响应中活性氧清除类、渗透 调节和离子转运类基因上调，参与生物合成和钙依赖蛋白激酶信号转导途径，丝裂原活化蛋白激酶， PP2C(protein phosphatase 2C)基因家族、ABA(abscisic acid)通路和激素(水杨酸, 乙烯和茉莉酸)信号途径 基因表达上调，C3H 、NAC 、WRKY 和AP2/EREBP 转录家族因子不同程度上调，而基础代谢和蛋白合成 + + 途径总体上受到抑制。此外，候选了与盐胁迫响应相关的海藻糖-6-磷酸合成酶基因、Na /H 逆向转运蛋 白基因、类受体激酶基因、钙依赖性蛋白激酶基因、非酵解型蛋白激酶基因、类萌发素蛋白基因及相关转 录因子基因等。qRT-PCR 检测6 个DEGs 的表达模式与RNA-Seq 分析结果一致，证实了RNA-Seq 结果 的可靠性。本研究为阐明南方型紫花苜蓿耐盐分子机制提供基础资料。 关键词 紫花苜蓿，基因，叶片转录组，盐胁迫 Identification and Preliminary Analysis of Salt Stress-responsive Genes in Leaves of Southern TypeAlfalfa (Medicagosativa ‘Millennium’) MA Jin* ZHENG Gang , School of Landscape Architecture, Zhejiang Agriculture and Forestry Universit