文献类型： 中文期刊

作者： 李晓宇 ¹ ; 李文颖 ¹ ; 杨成超 ¹ ;

作者机构： 1.辽宁省杨树研究所

关键词： 中辽1号杨;镉胁迫;转录组测序;差异基因

期刊名称： 西北农林科技大学学报(自然科学版)

ISSN： 1671-9387

年卷期： 2024 年 006 期

页码： 29-39

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】分析镉胁迫下中辽1号杨的转录水平，筛选差异表达基因，挖掘与镉胁迫相关的功能基因，为深入探索中辽1号杨对镉胁迫响应的分子机制提供理论依据。【方法】以中辽1号杨为试验材料，采用盆栽试验的方法将其扦插于土壤Cd含量为20 mg/kg（M20）的花盆中，以不加Cd为对照（CK）,80 d后采集不同处理中辽1号杨叶片进行转录组测序，使用DESeq2软件筛选CK与M20处理中辽1号杨的差异表达基因，将得到的差异基因在基因本体数据库（gene ontology, GO）、京都基因与基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG）、蛋白相邻类聚簇数据库（clusters of orthologous groups of proteins, COG）中进行注释，分析差异表达基因在不同数据库中的注释信息。随机挑选6个差异表达基因（超氧化物歧化酶（SOD）、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（STK）、脱落酸（ABA）、T复合蛋白1（TCP1）、MYB基因（MYB）、丝裂原活蛋白激酶12（MAPK12））,利用Primer 5软件设计特异性引物进行实时荧光定量PCR（RT-qPCR）试验，检测这6个基因表达水平的变化，验证转录组结果的准确性。【结果】在CK和M20处理的中辽1号杨中，共发现3 812个差异表达基因，其中上调表达的有2 209个，下调表达的有1 603个。GO分析发现，差异表达基因注释到3大类49个功能组中，其中与代谢过程有关基因最多。转录组KEGG代谢通路分析发现，差异表达基因主要在信号转导途径、代谢途径和生物合成途径富集。COG分析发现，1 455个差异基因被注释到22种分类中，其中一般功能预测基因注释最多，其次是信号转导机制基因。结合各数据库分析结果发现，Cd胁迫下中辽1号杨转录组的注释结果中代谢过程和信号转导过程相关基因较多。镉胁迫下差异表达基因最多的家族是ABC、MYB、WRKY、bHLH和NAC基因家族，挖掘出与镉胁迫相关基因WRKY家族基因47（WRKY47）、硝酸盐转运蛋白基因（NRT）、ABC家族转运蛋白基因2（ABC2）、苹果酸脱氢酶（MDH）、谷胱甘肽S-转移酶基因（GSTs）、NAC家族基因2（NAC2）的表达量显著上调，MYB家族基因44（MYB44）、重金属相关异戊二烯化植物蛋白基因39（HIPP39）的表达量显著下调。RT-qPCR结果显示，随机挑选6个差异表达基因表达量的变化趋势与转录组测序结果一致。【结论】镉胁迫后中辽1号杨转录组的差异表达基因主要富集在代谢过程和信号转导过程，挖掘出与镉胁迫相关基因，分别是WRKY47、NRT、ABC2、MDH、GSTs、NAC2、MYB44、HIPP39,为深入探索杨树对镉胁迫响应的分子机制提供了理论依据。