鋁誘導的茶樹根系轉錄組變化分析
關鍵詞：茶樹 al 根系 差異表達基因 rna測序
摘要：探討茶樹響應鋁(Aluminum,Al)的基因調控網絡和表達模式,確定一些關鍵候選基因,為茶樹耐Al分子機制研究奠定基礎。測定了0、0.2、1、2、4 mmol·L^-1 5個Al^3+濃度處理7 d的福鼎大白茶根系抗氧化酶活性和Al含量變化,并提取0 mmol·L^-1(R0)、1 mmol·L^-1(R1)和4 mmol·L^-1(R4)3個濃度下的茶樹根系總RNA,通過Illumina Hiseq Xten平臺進行高通量轉錄組測序。結果表明,隨著Al^3+濃度的升高,根系POD(Peroxidase,過氧化物酶)活性逐漸下降,APX(Ascorbic acid peroxidase,抗壞血酸過氧化物酶)活性則逐漸升高。SOD(Superoxide dismutase,超氧化物歧化酶)活性在Al^3+濃度為1 mmol·L^-1時最高,CAT(Catalase,過氧化氫酶)活性在各處理間無顯著差異。根系中Al含量隨著Al^3+濃度的升高呈先上升后下降趨勢,在Al^3+濃度為1 mmol·L^-1時達到最高。經篩選得到R1 VS R0,R4 VS R0,R4 VS R1的DEGs(Differentially expressed genes)分別為1 894、2 439個和1 384個,顯著上調(下調)的差異表達基因分別有733(1 161)、846(1 593)個和628(756)個。GO富集分析表明,3個處理組在生物學途徑中富集最多的類別均為刺激響應。在分子功能和細胞組件方面,R1 VS R0和R4 VS R0富集最多的類別均為核酸結合轉錄因子活性和細胞外圍,R4 VS R1富集最多的類別為氧化還原酶活性相關基因和膜區(qū)域。KEGG富集分析表明,R1 VS R0、R4 VS R0、R4 VS R1分別顯著富集了29、41條和19條Pathway,它們包括轉錄因子、轉運蛋白、植物-病原菌互作、苯丙烷生物合成途徑等,鑒定到多個參與調控活性氧代謝、有機酸或金屬轉運蛋白、轉錄因子及細胞壁結構修飾等生理過程的基因在Al誘導后上調或抑制表達,顯示這些基因與茶樹耐Al分子機制密切相關。
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