多重轉(zhuǎn)錄組比較研究胡楊和灰楊耐鹽機制.pdf

1、胡楊（Populus euphratica）和灰楊（P.pruinosa）是一對近期分化的姊妹物種，對鹽脅迫有著極強的耐受能力；但灰楊對鹽脅迫的耐受能力更強。兩個物種均分布在干旱鹽堿的荒漠地區(qū)，是中國西北荒漠重要的造林物種，對西北沙漠與荒漠生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的維持起著關(guān)鍵作用。利用第二代測序轉(zhuǎn)錄組研究手段對胡楊和灰楊的鹽脅迫下的基因表達(dá)變化式樣進(jìn)行了深入研究。
　　1.胡楊與灰楊與其他非耐鹽楊樹對鹽脅迫響應(yīng)的差異
　　與胡楊

2、和灰楊相反，毛果楊和毛白楊是兩個鹽敏感的楊樹。為了鑒定這些楊樹對鹽脅迫的不同響應(yīng)基因，比較了四種楊樹愈傷組織在持續(xù)鹽脅迫下轉(zhuǎn)錄水平的差異表達(dá)狀況。四種楊樹鑒定的直系同源基因有7822條，在其中找到了702條差異表達(dá)基因。通過層級聚類得到的基因共表達(dá)模式顯示，這鹽敏感楊樹和兩種耐鹽楊樹在鹽脅迫下的基因表達(dá)有顯著的差別。在鹽敏感楊樹物種，找到了6個基因?qū)}脅迫有一致性響應(yīng)，包括6磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯酶（6-phosphogluconolacto

3、nase4）,棉子糖合成酶（raffinose synthase）,熱激蛋白20（hsp20）,WRKY,過氧化物酶15（peroxidase15）,脂肪酸去飽和酶（fatty acid desaturase），這些基因與植物廣譜的抗逆以及能量代謝相關(guān)。在兩個耐鹽楊樹中找到了5個基因在鹽脅迫中保持一致的響應(yīng)，包括氧化還原酶（oxidoreductase activity），過氧化物酶（peroxidase），NADH，細(xì)胞色素p450（

4、cytochrome P450）和GDSL脂肪酶（lipase GDSL）；已有研究表明這些基因與植物耐鹽高度相關(guān)。
　　2.胡楊和灰楊鹽脅迫下萌發(fā)種子的比較轉(zhuǎn)錄組比較
　　胡楊和灰楊都具有耐鹽能力，但是在耐鹽能力上灰楊要略勝一籌。利用比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)來研究不同鹽濃度處理下兩個物種萌發(fā)種子的表達(dá)譜，來探究他們耐鹽的異同。發(fā)現(xiàn)隨著鹽濃度的升高，兩個物種細(xì)胞內(nèi)核糖體以及能量代謝相關(guān)基因的表達(dá)量均受到了顯著的抑制，包括14個核糖體相關(guān)

5、基因（圖3.10）、糖酵解反應(yīng)中非常關(guān)鍵的果糖1-6二磷酸脫氫酶（MSTRG.17398.2）和一個參與到光呼吸中的氨基轉(zhuǎn)移酶（CCG021502.1）。兩個物種同時響應(yīng)鹽脅迫高表達(dá)與二者耐鹽脅迫相關(guān)的共有基因包括海藻糖磷酸化酶（TRP，MSTRG.15348.2）、去泛素化特異性蛋白酶（UBP9，MSTRG.23479.3）以及GDSL脂肪酶（GLIP1，CCG030033.1）。灰楊比胡楊更加耐鹽的主要原因可能是該物種在高濃度脅迫下

6、能夠維持更多抗逆相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)，如SCARECROW-like8基因（CCG030097.1）、維生素B6合成酶（PDX1，CCG023950.1）、幾丁質(zhì)誘導(dǎo)子受體激酶（CERK1，MSTRG.17436.3）、過氧化氫酶2（CATALASE2，MSTRG.2944.19）以及乙酰乳酸合成催化酶（CSR1，CCG012489.1）；特別是灰楊關(guān)閉了兩個耐鹽有害基因的轉(zhuǎn)錄，一個是蛋氨酸裂解酶（MGL，MSTRG.26043.4），