镉胁迫下美洲黑杨无性系‘中菏1号’转录组分析

作     者：宋润先 李翔 毛秀红 王丽 陈香丽 姚俊修 赵曦阳 李善文 Song Runxian;Li Xiang;Mao Xiuhong;Wang Li;Chen Xiangli;Yao Junxiu;Zhao Xiyang;Li Shanwen

作者机构：东北林业大学林学院林木遗传育种国家重点实验室黑龙江哈尔滨150040 山东省林业科学研究院山东省林木遗传育种改良重点实验室山东济南250014 山东省林业监测规划院山东济南250014 单县国有故道林场山东单县274300 

出 版 物：《北京林业大学学报》 (Journal of Beijing Forestry University)

年 卷 期：2021年第43卷第7期

页      面：12-21页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 090701[农学-林木遗传育种] 0907[农学-林学] 07[理学] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 

基　　金：山东省重点研发计划项目(2017GNC11115) 林业科技发展项目(KJZXZZ2019015、KJZXSA202003) 中央财政林业改革发展资金项目(2020TG07) 

主　　题：镉胁迫 美洲黑杨无性系‘中菏1号’ 转录组 

摘      要：【目的】通过转录组测序和分析,发掘美洲黑杨无性系‘中菏1号’耐镉关键功能基因,揭示美洲黑杨在镉胁迫下的响应机制。【方法】以‘中菏1号’为试验材料,通过沙培试验法对处在不同质量浓度(0 mg/L(ZH1C0),10 mg/L(ZH1C1),20 mg/L(ZH1C2))Cd^(2+)环境下的无性系进行胁迫处理,而后采集叶片,提取RNA,并使用Illumina HiSeqTM2500系统对转录组进行高通量测序。【结果】主成分分析确定PC1作为区分不同Cd^(2+)浓度样本的标准;经过差异表达分析,在ZH1C0和ZH1C2之间共检测到4109条差异基因,其中2741条基因显著上调表达,1368条基因显著下调表达;在ZH1C1和ZH1C2之间检测到3710条差异基因,其中1969条基因显著上调表达,1741条基因显著下调表达;不同数据库之间的注释表明Cd^(2+)不仅会影响叶绿体、线粒体等细胞器的微结构,而且会干扰光合作用和呼吸作用中的电子传递。转录因子分析发现,WRKY、MYB、ZIP、ERF、bHLH在镉胁迫响应和耐受中具有重要作用。【结论】在‘中菏1号’中,异戊二烯化植物蛋白在阻止Cd^(2+)进入细胞内部发挥了重要作用;谷胱甘肽不仅可以促进细胞内Cd^(2+)的螯合,还可以缓解细胞内的氧化胁迫;ABC家族蛋白和MATE家族蛋白是‘中菏1号’体内转移Cd^(2+)螯合蛋白的关键载体。