白花草木樨响应盐胁迫的转录调控及AQP家族功能分析

作     者：宗西方 

作者单位：兰州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张吉宇

授予年度：2022年

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] 

主      题：lncRNA 白花草木樨 耐盐性 ceRNA网络 AQP 

摘      要：白花草木樨（Melilotus albus）为草木樨属（Melilotus）一年生或两年生草本植物,具有耐盐性强、粗蛋白含量高等特点,是优良的豆科牧草。目前关于白花草木樨盐胁迫响应机制研究多集中在形态、生理和种子萌发等方面,对其耐盐分子机制的研究较少。长链非编码RNA（lncRNA）可通过调控蛋白编码基因的表达参与植物非生物胁迫响应进程,本研究通过转录组测序探讨lncRNA和mRNA在白花草木樨响应盐胁迫时的作用,初步鉴定了与盐胁迫相关的lncRNA（MSTRG.50852.2）和水通道蛋白（AQP）。主要研究结果如下:1.全基因组水平分析了白花草木樨lncRNA和mRNA响应盐胁迫的表达特征。对盐胁迫下18个白花草木樨样本进行高通量测序,共鉴定出9437个lncRNA。分别鉴定出550和8273个的响应盐胁迫的差异表达lncRNA（DEL）和mRNA（DEG）,且响应盐胁迫时lncRNA的组织特异性更强。预测到545个（99.1%）DEL以顺式、反式和miRNA介导的方式调控6616个（80.0%）DEG,DEL的靶基因与氧化还原过程、碳代谢和氨基酸生物合成等有关。竞争性内源性RNA（ceRNA）网络包含99个miRNA、67个lncRNA和128个mRNA。qPCR和双荧光素酶实验结果表明MSTRG.50852.2可能通过竞争结合mtr-miR7696a-3p调节WD40结构域蛋白EVM0029402的表达参与白花草木樨盐胁迫响应。2.全基因组水平鉴定了白花草木樨AQP基因。共鉴定得到44个AQP基因（MaAQP）,进化树将其分为PIP、TIP、NIP、SIP和XIP共5个亚家族。启动子顺式作用元件分析、转录组数据与qPCR实验表明MaAQP基因可能与植物生长发育、非生物胁迫和脱落酸（ABA）响应有关。酵母异源表达实验证明过表达MaPIP2;1、MaTIP2;2和MaPIP1;1基因可提高酵母细胞的耐盐性,这3个基因可能参与维持盐胁迫下白花草木樨的水分稳态。