重金属Cd胁迫和添加Si后番茄根的转录组初步分析

作     者：张泽锦 唐丽 李跃建 Zhang Zejin;Tang Li;Li Yuejian

作者机构：四川省农业科学院园艺研究所蔬菜种质与品种创新四川省重点实验室成都610066 四川省农业科学院农业农村部西南地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室成都610066 

出 版 物：《分子植物育种》 (Molecular Plant Breeding)

年 卷 期：2021年第19卷第9期

页      面：2956-2969页

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0902[农学-园艺学] 0713[理学-生态学] 090202[农学-蔬菜学] 

基　　金：四川省科技计划项目(18YYJC0454) 现代农业产业技术体系专项资金(CARS-23-G32)共同资助 

主　　题：番茄(Solanum lycopersicum) 重金属镉 硅 转录组 

摘      要：为探究重金属镉(Cd)胁迫和添加硅(Si)后对番茄根基因表达变化特性,以期为番茄低吸收Cd育种和Si抑制Cd吸收提供基因资源和理论基础。以‘耐裂王’番茄为材料,设置3个处理组:未添加Cd和Si的对照(CK)处理,添加Cd处理,添加Cd一周之后添加2 mmol/L的Si处理。本研究测定了番茄植株生物量和番茄根中镉含量,利用Illumina HiSeq高通量测序法对番茄根进行转录组测序,对转录组进行GO分类和KEGG通路富集分析。结果表明:Cd可以抑制番茄植株的生长,添加Si后可以抑制根中Cd的积累。以上3个处理相互比较分别有1054、1061和204个基因显示了表达差异;对比CK来看,表达差异基因主要富集在细胞壁、氧化还原酶活性及有机酸运输等功能。Cd+Si处理组对比Cd处理组,表达差异基因主要富集在细胞壁、氧化还原酶活性及有机酸运输等功能;番茄根受到Cd胁迫的时候主要以上调基因表达的模式来应答胁迫,加入Si以后,虽然番茄根还是以上调基因表达为主,但有所降低,相比只有Cd的处理组,上调基因下降了11.1%。通过KEGG通路富集分析,发现Solyc07g061720.3(GA2ox4)、Solyc06g082590.1(SlCRF1)和Solyc12g009220.2(SlJAZ2)3个基因表达上调可能与Cd抑制番茄生长有密切关系;番茄根中脂类代谢相关基因的差异表达与Si抑制Cd吸收有密切关系;Solyc05g051200.1(ERF1)表达上调与添加Si增强番茄抗性有关。本研究有助于认识Cd和Si对番茄生长和Cd富集在基因层面的影响,并且对今后重金属污染防治工作有一定的指导意义。