基于转录组和代谢组解析川芎对镉胁迫的响应机制

作     者：徐皖菁 彭芳 赵豆豆 罗姣姣 陶珊 廖海浪 毛常清 吴宇 朱秀 徐正君 张超 XU Wanjing;PENG Fang;ZHAO Doudou;LUO Jiaojiao;TAO Shan;LIAO Hailang;MAO Changqing;WU Yu;ZHU Xiu;XU Zhengjun;ZHANG Chao

作者机构：四川省农业科学院经济作物研究所成都610300 四川农业大学水稻研究所成都611130 贵州师范大学贵阳550025 

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10期

页      面：98-109页

学科分类：1008[医学-中药学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 

基　　金：四川省育种攻关项目(2021YFYZ0012) 四川省财政自主创新专项(2022ZZCX076) 

主　　题：川芎 镉胁迫 转录组 代谢组 

摘      要：为了解不同水平镉(Cd)胁迫下川芎基因表达和代谢产物的变化规律,探究川芎对Cd胁迫的响应机制,利用盆栽试验,以不添加Cd溶液的清洁土壤为对照,设置1、3、6、10 mg·kg-1共4个Cd胁迫处理水平,采用转录组学测序(RNA sequencing,RNA-seq)和超高效液相色谱质谱联用(ultra performance liquid chromatography tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)技术,筛选川芎抗Cd胁迫的关键基因与代谢通路。结果表明,共筛选到8569个差异表达基因,包括上调基因6859个,下调基因1710个。与对照相比,4个Cd处理组的共有差异基因仅1个,为CML19,可能是川芎抗Cd胁迫的关键基因。代谢组共标注和定量了1238种差异代谢物,在KEGG数据库中注释得到76条代谢通路,其中包括氨基酸代谢、氨酰基-tRNA的生物合成和脂肪酸的生物合成等。联合分析表明,当受到不同水平Cd胁迫时,川芎通过调节不同种类氨基酸来维持自身代谢平衡,在川芎抗Cd胁迫中发挥重要作用。研究结果为川芎抗Cd胁迫提供科学支撑与理论依据,为针对川芎资源的栽培育种及缓解Cd胁迫等相关研究提供基础。