大气CO浓度升高影响发菜响应干旱胁迫的转录组学分析

作     者：吴诗杰 王红 于凯强 汪玫均 

作者机构：南方科技大学环境科学与工程学院 宁夏师范学院资源环境与生命科学学院 

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

年 卷 期：2023年

学科分类：09[农学] 0902[农学-园艺学] 090202[农学-蔬菜学] 

基　　金：宁夏自然科学基金(2022AAC03293)资助 

主　　题：发菜 转录组 大气CO 浓度升高 干旱加剧 

摘      要：大气CO2浓度升高和干旱程度加剧是未来全球气候变化的两个主要特征。干旱是西北地区农业生产、生态环境的最主要自然灾害。在全球气候变化影响越发显著的背景下，深入认识陆生蓝藻对大气CO2浓度增加和干旱加剧的响应与适应机制对于客观评估全球气候变化的生态风险、开展生态环境保护等实践工作提供科学依据。作为先锋拓殖微生物的发菜对全球气候变化的响应机理受到国内外学者的广泛关注。为进一步明确大气CO2浓度升高对陆生蓝藻适应干旱胁迫能力的影响，本研究以发菜作为材料，利用高通量转录组测序(RNA-Seq)技术，比较不同CO2浓度和不同干旱胁迫时间下的基因表达差异。结果表明，在400 mg/L CO2浓度下，随着干旱时间的延长发菜差异表达基因数目显著增加，当CO2浓度增加到1 000 mg/L时发菜差异表达基因数目随着干旱时间的延长显著减少。随着CO2浓度的增加，发菜响应干旱胁迫的GO富集分析最显著的部分由催化活性和结合等分子相关代谢转变为细胞和膜等细胞组分。KEGG富集分析发现，1 000 mg/L CO2上调了发菜光合作用和氧化磷酸化相关能量代谢基因的表达，提高了发菜应对干旱胁迫的糖原和能量储备。此外，1 000 mg/L CO2处理组发菜固氮基因的表达水平未受到干旱胁迫的抑制。综上所述，大气CO2浓度的升高会缓解干旱胁迫对发菜的负面影响，提高发菜抵抗干旱胁迫的能力。