缺钾胁迫下谷子转录组分析及相关基因挖掘

作     者：鲁一薇 夏雪岩 赵宇 崔纪菡 刘猛 黄玫红 褚程 刘建军 李顺国 LU Yiwei;XIA Xueyan;ZHAO Yu;CUI Jihan;LIU Meng;HUANG Meihong;CHU Cheng;LIU Jianjun;LI Shunguo

作者机构：河北省农林科学院谷子研究所国家谷子改良中心农业农村部特色杂粮遗传改良与利用重点实验室(部省共建)河北省杂粮研究实验室石家庄050035 河北省杂粮产业技术研究院河北邯郸056000 

出 版 物：《中国农业科技导报》 (Journal of Agricultural Science and Technology)

年 卷 期：2024年第26卷第6期

页      面：30-44页

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家谷子高粱产业技术体系建设项目(CARS-06-14.5-A23) 河北省农林科学院基本科研业务费包干制项目(HBNKYBGZ-02) 河北省现代农业产业技术体系建设项目(HBCT2024070101,HBCT2024070202) 

主　　题：谷子 缺钾 差异表达基因 转录组 

摘      要：钾是作物生长不可缺少的元素,挖掘提高作物钾吸收能力的基因,增强作物对缺钾的耐受性具有重要的意义。以‘冀谷45’为供试材料,幼苗长至6叶期时进行缺钾胁迫7 d,通过农艺指标及转录组分析挖掘缺钾胁迫的相关基因。结果表明,缺钾胁迫影响谷子的生长发育,株高、叶宽、叶长、茎粗、苗期地上部干重及叶绿素含量低于CK,而根长、根表面积显著增加。转录组分析显示,缺钾胁迫后217个基因表达上调,38个基因表达下调。GO功能富集发现,差异表达基因主要富集于核糖体的结构成分、有机氮化合物代谢过程、蛋白质代谢过程、细胞蛋白质代谢过程、无膜细胞器等类别。KEGG功能富集结果表明,差异表达基因主要富集于核糖体、植物激素信号转导、谷胱甘肽代谢等19个通路。进而筛选出35个与激素表达显著相关的基因,19个氧化应激相关差异表达基因,10个转录因子家族及11个与转导信号相关的基因,1个与氨基酸及核苷酸的糖代谢相关的基因。候选基因Seita.9G193900属于CYP45084A亚家族,调控S型木质素合成的关键酶;Seita.5G365500属于WRKY家族,调控抗病响应基因PAD3等基因的表达;Seita.3G216900是RNA聚合酶Ⅱ转录亚基37E相关介质——HSPA1s辅助蛋白;Seita.4G286000为几丁内质内切酶基因CHIB,调控糖的合成与酵解。以上结果初步揭示了谷子缺钾胁迫相关基因的转录调控,为谷子耐缺钾相关基因的克隆与功能验证奠定基础。