基于转录组测序筛选新疆野苹果种子休眠解除过程中植物激素相关基因

作     者：房震 李静 马娟 张凯 叶春秀 FANG Zhen;LI Jing;MAJuan;ZHANG Kai;YE Chunxiu

作者机构：新疆农业大学林学与风景园林学院乌鲁木齐830052 

出 版 物：《果树学报》 (Journal of Fruit Science)

年 卷 期：2024年第41卷第10期

页      面：1961-1978页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0902[农学-园艺学] 090201[农学-果树学] 

基　　金：新疆维吾尔自治区自然科学基金面上项目(2023D01A28) 新疆农业大学高层次人才引进项目(2521GCCRC) 

主　　题：新疆野苹果 转录组 内源激素 差异表达基因 种子休眠 

摘      要：【目的】研究新疆野苹果(Malus sieversii)种子不同贮藏阶段转录组差异和激素含量变化,筛选新疆野苹果种子休眠解除过程中植物激素相关基因,为后续新疆野苹果种子休眠解除激素调控机制研究提供依据。【方法】以新疆野苹果种子为材料,对照未层积种子和经4℃低温沙藏层积处理(30、60、90、120 d)后种子进行转录组测序,采用酶联免疫吸附法测定种子中的脱落酸(abscisic acid,ABA)、赤霉素(gibberellin,GA)、生长素(auxin,IAA)、细胞分裂素(cytokinin,CTK)含量以及乙烯氨基环丙烷羧酸氧化酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase,ACO)和氨基环丙烷羧酸合成酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase synthase,ACS)的活性。【结果】新疆野苹果种子GA、IAA、CTK含量随贮藏时间的增加呈上升趋势,而ABA含量呈下降趋势。乙烯(ethylene,ETH)合成途径ACO和ACS活性随贮藏时间的增加呈增强趋势。GO富集分析筛选出85个差异基因调控种子萌发(GO:0010029),114个GA相关差异基因,313个ABA相关差异基因和156个ETH相关差异基因。KEGG通路富集分析显示,主要富集通路有植物激素信号转导、MAPK信号通路-植物、内质网中的蛋白加工、淀粉和蔗糖代谢、糖酵解/糖原生成等。ABA信号传导通路中有3个PYR/PYL基因下调表达,2个蛋白磷酸酶2C(PP2C-type protein phosphatases,PP2C)、3个蔗糖非发酵相关的蛋白激酶(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase 2,SnRK2)上调表达和2个ABA分解代谢8 -羟化酶(8 -hydroxylases)基因表达显著上调。GA信号转导途径中2个受体GID1(gibberellin insensitive dwarf 1)和6个负调控因子DELLA蛋白上调表达;ETH受体ETR(Ethylene receptor)的直接前体1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid,ACC)和ACO基因上调表达。【结论】新疆野苹果种子经低温沙藏层积处理,ERF2-like表达量与ACO、ACS活性变化呈相反趋势,PYR1-like、WRKY33基因表达量与ABA含量变化均下降,说明以上基因可能参与ABA信号通路调控新疆野苹果种子休眠解除过程。