盐、碱胁迫下高丹草苗期生理特征及转录组学分析

作     者：孔德真 段震宇 王刚 张鑫 席琳乔 KONG De-zhen;DUAN Zhen-yu;WANG Gang;ZHANG Xin;XI Lin-qiao

作者机构：新疆农垦科学院作物研究所谷物品质与遗传改良兵团重点实验室石河子832000 塔里木大学新疆生产建设兵团塔里木畜牧科技重点实验室阿拉尔843300 

出 版 物：《生物技术通报》 (Biotechnology Bulletin)

年 卷 期：2023年第39卷第6期

页      面：199-207页

核心收录：

学科分类：090503[农学-草业科学] 0909[农学-草学] 0905[农学-畜牧学] 09[农学] 

基　　金：兵团重点领域科技攻关项目(2020AB016) 

主　　题：高丹草 盐碱胁迫 转录组 生理特性 

摘      要：高丹草(Sorghum bicolor×S. sudanense hybrids)具有抗旱和耐盐碱特性,逐渐成为畜牧业重要的饲料作物,明确高丹草耐盐、耐碱分子调控机制对高丹草分子辅助育种具有重要意义。本文对高丹草种子进行不同浓度的NaCl和Na_(2)CO_(3)胁迫,统计不同浓度下发芽率变化;高丹草幼苗进行200 mmol/L的NaCl和Na_(2)CO_(3)胁迫处理,不同时间段对整株幼苗可溶性糖、脯氨酸(PRO)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和总超氧化物歧化酶(T-SOD)生理指标测定和转录组学表达分析。结果表明,相同浓度中性盐(NaCl)胁迫高丹草种子发芽率、根长均大于碱性盐(Na_(2)CO_(3))胁迫。随着胁迫时间延长,POD和CAT在中性盐胁迫时表现出逐渐下降趋势,碱性盐胁迫时呈逐渐增加趋势;PRO、可溶性糖和T-SOD在中性盐胁迫表现出逐渐增大趋势,碱性盐胁迫时表现出逐渐减小趋势。转录组学分析发现,在中性盐胁迫6、12和24 h后,分别鉴定出241个、293个和149个DEG,碱性盐胁迫后,分别鉴定出664个、641个和728个DEG。GO和KEGG聚类分析显示,盐和碱胁迫处理下参与氧化还原酶合成、渗透胁迫、细胞膜组分、细胞氧化解毒等相关DEG在高丹草苗期生长过程中应对盐碱胁迫响应发挥关键性作用,DEG主要集中在激素信号转导、光合代谢、氧化还原、糖代谢、核酸修复、苯丙烷生物合成等过程与非生物胁迫或逆境相关。盐碱胁迫条件下,高丹草幼苗应对环境刺激通过激素信号转导和氧化还原酶解毒。糖代谢和还原酶合成转运在耐盐碱品种中起到了重要作用。