鹽脅迫下苦苣菜的生理響應(yīng)及轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、土壤鹽漬化是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及分布的最主要非生物因素，鹽漬土的改良及開發(fā)是土地資源的高效利用和生態(tài)環(huán)境改善的重要結(jié)合。開發(fā)及篩選耐鹽植物品種，了解其耐鹽性及不同層次耐鹽機(jī)制，促進(jìn)耐鹽品種在鹽漬化土壤的種植，是一種改良及利用鹽漬化土壤的經(jīng)濟(jì)可行的方法。
　　本研究以苗期苦苣菜(Sonchus oleraceus L.)為實(shí)驗(yàn)材料，采用土培方法，NaCl濃度為0(CK)、66、133、200、250、300、400 mM，研究鹽

2、脅迫15d對(duì)苦苣菜生長(zhǎng)的影響;采用蛭石中澆灌Hoagland營(yíng)養(yǎng)液的基質(zhì)培養(yǎng)方法，NaCl濃度為0(CK)、66、133、200、250、300 mM，研究鹽脅迫1d、2d、3d苦苣菜葉片的生理變化特征。運(yùn)用PacBio平臺(tái)的三代測(cè)序技術(shù)獲得苦苣菜葉片全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄組序列，以此為參考，基于BGISEQ-500測(cè)序平臺(tái)的數(shù)字基因表達(dá)譜(RNA-seq(Quantification))技術(shù)，分析200、250、300 mMNaCl處理2d苦苣菜葉

3、片轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜，探究苦苣菜響應(yīng)鹽脅迫的主要基因及代謝途徑。主要研究結(jié)果如下:
　　(1) NaCl處理顯著影響了苦苣菜生長(zhǎng)，對(duì)地上部分的影響大于地下部分，鹽濃度為66-250 mM時(shí)，苦苣菜將更多的同化物分配到地下部分，根冠比增大，根系吸水增加，保證了苦苣菜幼苗的存活。
　　(2)鹽脅迫1d、2d、3d，K+、可溶性糖，可溶性蛋白質(zhì)、脯氨酸含量及SOD、POD、CAT活性隨鹽濃度的增加先顯著增大后減小，Na+含量和K+/Na

4、+在鹽脅迫1d、2d有相似的變化趨勢(shì)。鹽脅迫3d，脯氨酸、Na+含量隨鹽濃度增大而顯著增加，MDA在鹽濃度達(dá)到200 mM后隨鹽濃度的增加顯著增大，K+/Na+的變化則不明顯。
　　(3)苦苣菜葉片全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序獲得50286條最終isoforms，總堿基長(zhǎng)度達(dá)到1.04億bp，平均堿基長(zhǎng)度達(dá)到2078 bp(N50=2303)。對(duì)200、250、300mMNaCl處理2d苦苣菜葉片轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜分析，每個(gè)樣品測(cè)序總核苷酸數(shù)均為1.

5、1G以上，Q20均為97％以上，平均產(chǎn)生2318萬條clean reads。
　　(4)對(duì)差異表達(dá)基因的GO功能注釋及KEGG代謝通路富集分析發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下，苦苣菜大量基因被誘導(dǎo)表達(dá)，糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)代謝途徑顯著富集，滲透保護(hù)物質(zhì)及逆境蛋白、抗氧化物等功能蛋白質(zhì)被誘導(dǎo)合成。主要的物質(zhì)運(yùn)輸及分解代謝途徑是內(nèi)吞作用及吞噬體途徑。高鹽脅迫(300 mM NaCl)誘導(dǎo)了苦苣菜晝夜節(jié)律代謝途徑。
　　綜上所述，苦苣菜具有較強(qiáng)耐鹽

6、性，在鹽脅迫(66-300mM)處理1d、2d、3d進(jìn)行一系列生理調(diào)節(jié)，具有較強(qiáng)的吸鉀拒鈉能力，增強(qiáng)滲透調(diào)節(jié)能力及抗氧化能力，基本緩解了Na+的毒害及滲透壓力。但NaCl濃度超過200mM后其滲透調(diào)節(jié)能力和抗氧化能力均降低。對(duì)鹽脅迫下苦苣菜葉片轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫誘導(dǎo)了苦苣菜逆境蛋白、抗氧化物、滲透保護(hù)物質(zhì)、次生代謝物質(zhì)及內(nèi)吞作用，吞噬體途徑等相關(guān)基因的表達(dá)，激活了一系列生理代謝途徑緩解鹽脅帶來的傷害，同時(shí)在高鹽脅迫下，誘導(dǎo)了晝