RNA-Seq定量分析鹽膚木對(duì)鉛脅迫的響應(yīng)

夏麗丹 ，張 虹 ，胡華英 ，曹 升 ，周垂帆 *

（1.福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福州 350002；2.海峽兩岸水土保持協(xié)同創(chuàng)新中心，福州 350002；3.福建長(zhǎng)汀紅壤丘陵生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，福州 350002）

鉛是一種有毒的重金屬，采礦、印染、電鍍等行業(yè)排放的廢棄物中含有大量的鉛，這使得土壤環(huán)境污染嚴(yán)重，且鉛具有強(qiáng)累積性，可通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，與人體中的多種酶發(fā)生反應(yīng)，損傷人的免疫、消化、神經(jīng)與生殖系統(tǒng)，從而威脅人體健康[1]。

鉛不是植物生長(zhǎng)的必需元素，過(guò)量的鉛會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害效應(yīng)：葉片小、發(fā)育不良、生物量減少、葉綠素含量降低、光合作用下降等[2-4]。但植物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中會(huì)形成特定的各種適應(yīng)性的生長(zhǎng)習(xí)性和生理、形態(tài)特征[5]，一些植物則會(huì)表現(xiàn)出較強(qiáng)的重金屬耐性。揭示植物適應(yīng)鉛脅迫的分子機(jī)制，有利于抗性植物的培育，從而發(fā)揮植物修復(fù)物種的最大優(yōu)勢(shì)。目前的研究已發(fā)現(xiàn)并推測(cè)出眾多參與重金屬響應(yīng)的基因，其中以與重金屬運(yùn)輸相關(guān)的蛋白基因的研究最為廣泛，主要包括HMAs（重金屬ATP酶）家族，ABC（ATP結(jié)合盒）轉(zhuǎn)運(yùn)家族、CDF（陽(yáng)離子擴(kuò)散促進(jìn)者）家族和ZIP（鋅/鐵調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白）家族等，這些蛋白基因在提高植物對(duì)重金屬的耐性上起到了一定的作用。此外，還有一些基因家族對(duì)重金屬離子在細(xì)胞中的運(yùn)輸及提高植物的抗性等有重要作用，主要有YSL（黃色條紋樣）蛋白家族、Nramps（天然抗性相關(guān)巨噬細(xì)胞蛋白）家族與CTR（銅離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白）家族等[6-7]。現(xiàn)已有40多種木本植物完成全基因組測(cè)序工作，但大多集中于葡萄、石榴等可食用果樹(shù)[8]，而對(duì)重金屬耐性植物的研究較少。

鹽膚木（Rhus chinensis）是我國(guó)主要經(jīng)濟(jì)樹(shù)種之一，具有良好的經(jīng)濟(jì)與藥用價(jià)值。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，鹽膚木是重金屬污染嚴(yán)重礦區(qū)為數(shù)不多的能夠自然定居的木本植物，生物量較高、生長(zhǎng)快、適應(yīng)性強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、根萌蘗性強(qiáng)，對(duì)鉛、鉻等重金屬表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐性，因此可作為南方重金屬污染區(qū)生態(tài)修復(fù)的先鋒植物[4，9-10]。但目前關(guān)于鹽膚木重金屬脅迫的研究主要集中于重金屬污染脅迫下的生理學(xué)響應(yīng)及光譜特征[11]、遷移機(jī)制及富集特征[4]等，而有關(guān)鹽膚木重金屬脅迫下基因響應(yīng)機(jī)制的研究鮮有報(bào)道。這極大制約了我們對(duì)鹽膚木蛋白基因在重金屬耐性方面的認(rèn)知。目前，RNA-Seq技術(shù)是以新一代高通量測(cè)序?yàn)槠脚_(tái)的RNA測(cè)序技術(shù)，該技術(shù)能夠在單核苷酸水平上對(duì)任一物種的整體轉(zhuǎn)錄情況進(jìn)行檢測(cè)，能夠更精確、更廣泛地提供物種在特定狀態(tài)下的基因表達(dá)情況，是深入研究復(fù)雜轉(zhuǎn)錄組的強(qiáng)大工具[12-14]。

鑒于此，本研究利用Illumina HiSeqTM2000高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)對(duì)鹽膚木鉛脅迫下的根系組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，并對(duì)差異基因進(jìn)行Gene Ontology（GO）與Pathway分析，試圖揭示鹽膚木響應(yīng)鉛脅迫的相關(guān)分子機(jī)理，以期為鹽膚木應(yīng)用于南方土壤重金屬污染修復(fù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料的種植與處理

本研究以鹽膚木為供試植物。取大小均一、飽滿的鹽膚木種子，在98%濃硫酸中浸泡消毒90～105 min，每隔10 min用玻璃棒攪拌一次。消毒完成后，用流水清洗種子，搓去種子表面黑色蠟質(zhì)，并用純水浸泡24 h，而后洗凈置于濕濾紙上培養(yǎng)，每2 d更換一次濾紙，并移除發(fā)霉和空殼的種子。該發(fā)芽過(guò)程在20±2℃人工氣候培養(yǎng)箱中避光進(jìn)行。待芽長(zhǎng)至約2 cm，將其移至營(yíng)養(yǎng)土中栽培，待植株長(zhǎng)至20 cm左右，取長(zhǎng)勢(shì)較為一致的幼苗進(jìn)行土培脅迫試驗(yàn)。

脅迫試驗(yàn)土壤取自福建農(nóng)林大學(xué)后山紅黃壤，參考魯如坤[15]的土壤元素測(cè)定方法，測(cè)得土壤背景值，結(jié)果見(jiàn)表1。試驗(yàn)用土1.5 kg·盆-1，每盆種植1株，重復(fù)3次。設(shè)置土壤鉛濃度為 0（CK）、250（Pb250）、1000（Pb1000）mg·kg-1（實(shí)測(cè)值分別為0、278.843 、1 103.498 mg·kg-1），鉛以 Pb（NO3）2溶液的形式加入土壤中，用純水澆灌保持土壤濕度為40%～50%。土壤平衡2～3d后，將鹽膚木植株移栽到供試土壤中（福建農(nóng)林大學(xué)下安溫室大棚），溫度為25℃左右，脅迫一個(gè)月后取根進(jìn)行測(cè)序試驗(yàn)。

表1 土壤背景值Table 1 Soil background value

1.2 RNA提取與測(cè)序

總RNA的提取采用Trizol法[16]，由廣州基迪奧生物公司完成RNA的提取、質(zhì)控、文庫(kù)構(gòu)建與測(cè)序。

1.3 基因功能表達(dá)、注釋及富集分析

1.3.1 Unigene注釋

Unigene基本功能注釋信息給出Unigene的蛋白功能注釋、COG/KOG功能注釋、GO功能注釋、Path?way注釋等。通過(guò)blastx將Unigene序列比對(duì)到蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)Nr、Swissprot、KEGG（系統(tǒng)分析基因產(chǎn)物在細(xì)胞中的代謝途徑以及這些基因產(chǎn)物功能的數(shù)據(jù)庫(kù)）和COG/KOG（e-value＜0.000 01）（基因產(chǎn)物進(jìn)行直系同源分類的數(shù)據(jù)庫(kù)），得到與給定Unigene具有最高序列相似性的蛋白，從而得到該Unigene的蛋白功能注釋信息。

1.3.2 GO功能顯著性富集分析

GO是一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的基因功能分類體系，提供了一套動(dòng)態(tài)更新的標(biāo)準(zhǔn)詞匯表來(lái)全面描述生物體中基因和基因產(chǎn)物的屬性。GO功能分析一方面給出差異表達(dá)基因的GO功能分類注釋；另一方面給出差異表達(dá)基因的GO功能顯著性富集分析，通過(guò)GO功能顯著性富集分析能確定差異表達(dá)基因行使的主要生物學(xué)功能。計(jì)算得到的p-value通過(guò)FDR[17]校正之后，以q-value≤0.05為閾值，滿足此條件的GO term定義為在鉛脅迫下樣品間差異表達(dá)基因中顯著富集的GO term。

1.3.3 Pathway功能顯著性富集分析

在生物體內(nèi)，不同基因相互協(xié)調(diào)行使其生物學(xué)特性，基于Pathway的分析有助于更進(jìn)一步了解基因的生物學(xué)功能。KEGG是有關(guān)Pathway的主要公共數(shù)據(jù)庫(kù)[18]。Pathway顯著性富集分析以KEGG Pathway為單位，應(yīng)用超幾何檢驗(yàn)，找出與整個(gè)基因組背景相比，在差異表達(dá)基因中顯著性富集的Pathway。通過(guò)Pathway顯著性富集分析能確定差異表達(dá)基因參與的最主要生化代謝途徑和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。通過(guò)計(jì)算以q-value≤0.05為閾值篩選出樣品間差異基因的主要代謝路徑。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品測(cè)序質(zhì)量與組裝結(jié)果

使用短reads比對(duì)軟件Bowtie 2[19]將高質(zhì)量clean reads比對(duì)參考基因序列（表2），CK、Pb250、Pb1000與參考基因的匹配率分別為85.69%、84.58%、84.56%，表明測(cè)序數(shù)據(jù)可用性較高。使用短reads組裝軟件Trinity[20]做轉(zhuǎn)錄組從頭組裝（表3）發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄本拼接長(zhǎng)度大多集中在200～299 nt，轉(zhuǎn)錄本長(zhǎng)度介于201～15 581 nt，N50值為1566，拼裝組裝效果符合要求。

表2 各樣品測(cè)序質(zhì)量統(tǒng)計(jì)Table 2 Sampling quality statistics of each sample

表3 組裝結(jié)果統(tǒng)計(jì)Table 3 Assembly result statistics

2.2 Unigene基本注釋統(tǒng)計(jì)

2.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)注釋統(tǒng)計(jì)

如圖1所示，鹽膚木70 459個(gè)Unigene與KEGG、KOG、Nr與Swissprot四大數(shù)據(jù)庫(kù)分別比對(duì)得到20 363、23 655、41 047、34 476個(gè) Unigene，共有 43 006個(gè)Unigene得到注釋，27 453個(gè)Unigene未得到注釋，說(shuō)明鹽膚木轉(zhuǎn)錄組中還存在大量未知基因，而有14 087個(gè)Unigene在四大數(shù)據(jù)庫(kù)中均得到注釋，占比32.76%。

2.2.2 物種分布統(tǒng)計(jì)

利用blastx將組裝出來(lái)的Unigene序列與Nr數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，有9927個(gè)Unigene與柑橘、3509個(gè)Unigene與可可、1563個(gè)Unigene與麻風(fēng)樹(shù)等植物的序列同源（圖2）。這些基因?yàn)楸狙芯哭D(zhuǎn)錄組的注釋提供了豐富的參考序列，并且從這些數(shù)據(jù)中可以推斷出鹽膚木與柑橘的進(jìn)化關(guān)系較近。

圖1 四大數(shù)據(jù)庫(kù)注釋維恩圖Figure 1 Four big database annotations Venn diagram

圖2 物種分布統(tǒng)計(jì)圖Figure 2 Species distribution chart

2.3差異基因數(shù)量統(tǒng)計(jì)

對(duì)3個(gè)樣品間的差異基因進(jìn)行兩兩比較，用FDR與log2FC來(lái)篩選差異基因，篩選條件為FDR＜0.05且|log2FC|＞1，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 樣品間差異基因數(shù)量統(tǒng)計(jì)Figure 3 Quantitative statistics of differential genes between samples

在本研究中，CK-VS-Pb250、CK-VS-Pb1000的上調(diào)基因表達(dá)量分別為7446、7641個(gè)，下調(diào)基因分別為8602、8134個(gè)。相對(duì)于CK而言，Pb1000的上調(diào)基因比Pb250增加了195個(gè)，表明鹽膚木在較高鉛濃度下一些平常不表達(dá)的基因開(kāi)始表達(dá)，這與其抵御鉛脅迫的耐性相關(guān)[21]；Pb1000的下調(diào)基因比Pb250降低了468個(gè)，這可能是因?yàn)殂U脅迫對(duì)鹽膚木的生理系統(tǒng)造成了傷害，使其活性降低，基因表達(dá)量下降[22]。Pb250-VS-Pb1000的上調(diào)、下調(diào)基因分別為11 286、9683個(gè)，皆大于前兩者，表明鹽膚木在遭受高濃度鉛脅迫時(shí)，雖然大量基因表達(dá)量降低，但其自身會(huì)調(diào)用更多不常用的基因來(lái)應(yīng)對(duì)逆境。

2.4 差異基因的GO分析

GO共有3個(gè)本體，分別描述基因的分子功能（Molecular function）、細(xì)胞組分（Cellular component）及參與的生物過(guò)程（Biological process）。鹽膚木鉛脅迫轉(zhuǎn)錄組基因注釋結(jié)果如圖4和圖5所示。

CK-VS-Pb250 GO分類統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖4：在分子功能分類中，共有12個(gè)差異表達(dá)基因顯著富集，分別是結(jié)構(gòu)分子活性、2類RNA結(jié)合相關(guān)基因、4類水解酶相關(guān)基因、2類磷酸酶相關(guān)基因、2類聚合酶相關(guān)基因和西格瑪因子活動(dòng)；在生物過(guò)程分類中，共有34個(gè)差異表達(dá)基因顯著富集，分別是基因表達(dá)、電子傳遞鏈、氧化還原過(guò)程、光合電子傳遞鏈、RNA修飾、細(xì)胞離子穩(wěn)態(tài)、核糖體、17類代謝過(guò)程相關(guān)基因、5類合成過(guò)程相關(guān)基因、3類復(fù)合物相關(guān)基因和2類光合作用相關(guān)基因；在細(xì)胞組分分類中，共有24個(gè)差異表達(dá)基因顯著富集，分別是膜蛋白復(fù)合物、3類核糖體亞基相關(guān)基因、4類細(xì)胞器相關(guān)基因、3類細(xì)胞質(zhì)相關(guān)基因、4類細(xì)胞及細(xì)胞器相關(guān)基因和9類光合作用相關(guān)基因。

CK-VS-Pb1000 GO分類統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖5：在分子功能分類中，共有11個(gè)差異表達(dá)基因顯著富集，分別是結(jié)構(gòu)分子活性、四吡咯結(jié)合、6類氧化還原酶相關(guān)基因、單加氧酶活性、脂肪酶激活劑活性和rRNA結(jié)合；在生物過(guò)程分類中，共有2個(gè)差異表達(dá)基因顯著富集，分別是基因表達(dá)和碳水化合物衍生物分解代謝過(guò)程；在細(xì)胞組分分類中，共有16個(gè)差異表達(dá)基因顯著富集，分別是3類復(fù)合物相關(guān)基因、4類核糖體及核糖體亞基相關(guān)基因、2類細(xì)胞器相關(guān)基因、4類細(xì)胞相關(guān)基因和3類光合作用相關(guān)基因。

圖4 CK-VS-Pb250差異基因GO功能注釋Figure 4 CK-VS-Pb250 differential gene GO function annotation

由圖4和圖5可得，在分子功能上，Pb250脅迫下磷酸酶與水解酶相關(guān)基因表達(dá)量較高，而Pb1000脅迫下則是氧化還原酶，此外，四吡咯結(jié)合相關(guān)基因也有較高的基因表達(dá)量。在生物過(guò)程上，Pb250脅迫下富集了34個(gè)差異基因，而Pb1000僅有2個(gè)，表明植物受損嚴(yán)重，基因表達(dá)量驟降；Pb250富集量最多的差異基因是代謝過(guò)程，主要是有機(jī)物質(zhì)的代謝，其中核糖體蛋白相關(guān)基因居多，如40S核糖體S3-3樣蛋白、60S核糖體蛋白L7、核糖體蛋白L11等。在細(xì)胞組分上，Pb250脅迫下主要是細(xì)胞結(jié)構(gòu)相關(guān)基因富集較多，也存在較少數(shù)量的核糖體亞基，而Pb1000下核糖體相關(guān)基因出現(xiàn)大量富集，主要為核糖體相關(guān)亞基與核糖核蛋白復(fù)合物。

2.5 差異基因的KEGG分析

由表4可得，核糖體是CK-VS-Pb250、CK-VSPb1000與Pb250-VS-Pb1000差異樣品中共有的代謝通路，表明核糖體是鹽膚木適應(yīng)鉛脅迫的主要代謝通路。在CK-VS-Pb250與CK-VS-Pb1000中分別有1211、1026個(gè)核糖體DEGs，表明高濃度鉛脅迫使得核糖體相關(guān)基因表達(dá)量減少。光合作用代謝通路僅存在于CK-VS-Pb250中，表明輕度鉛脅迫下，鹽膚木仍能有效進(jìn)行光合作用，而重度鉛脅迫使得植物光合作用受到抑制，植物生長(zhǎng)受到影響。此外，光合天線蛋白代謝通路的差異表達(dá)基因主要有葉綠素a/b結(jié)合蛋白Ⅱ型前體、葉綠素a/b結(jié)合13、葉綠素a/b結(jié)合蛋白3、預(yù)測(cè)葉綠素a/b結(jié)合蛋白CP24 10B等與葉綠素相關(guān)的基因。與CK相比，Pb1000較Pb250的光合天線蛋白通路減少了2個(gè)DEGs，分別是葉綠素a/b結(jié)合蛋白和預(yù)測(cè)葉綠素a/b結(jié)合蛋白1D樣。

圖5 CK-VS-Pb1000差異基因GO功能注釋Figure 5 CK-VS-Pb1000 differential gene GO function annotation

表4 差異表達(dá)基因的KEGG代謝途徑分析Table 4 Analysis of KEGG metabolic pathways of differentially expressed genes

3 討論

水解酶（XTH）是植物細(xì)胞壁重構(gòu)過(guò)程中的關(guān)鍵酶之一，不僅具有松弛細(xì)胞壁、促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)的作用，而且也具有強(qiáng)化細(xì)胞壁和維持細(xì)胞壁完整性的作用[23-24]。在輕度鉛脅迫下有4類水解酶相關(guān)基因出現(xiàn)顯著富集，表明鹽膚木在輕度鉛脅迫下通過(guò)提高細(xì)胞中水解酶活性修復(fù)受損細(xì)胞壁。同時(shí)，在擬南芥和番茄中發(fā)現(xiàn)，超量表達(dá)CaXTH3能夠提高轉(zhuǎn)基因植株抗旱性和耐鹽性[25-26]。核苷三磷酸酶通過(guò)提供能量來(lái)促進(jìn)核內(nèi)成熟mRNA穿過(guò)核孔復(fù)合體進(jìn)入胞漿，是細(xì)胞核mRNA出核轉(zhuǎn)運(yùn)的主要限速酶[27]；焦磷酸鹽是控制細(xì)胞內(nèi)焦磷酸濃度的關(guān)鍵酶，而焦磷酸是RNA、DNA、蛋白質(zhì)及糖原等生物大分子生物學(xué)合成過(guò)程中的副產(chǎn)物，其濃度會(huì)影響細(xì)胞內(nèi)部分生理反應(yīng)的平衡[28]。在輕度鉛脅迫下這兩類磷酸酶相關(guān)基因出現(xiàn)顯著富集，表明鹽膚木在輕度鉛脅迫下通過(guò)提高相關(guān)磷酸酶活性來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)被擾亂的平衡，以維持細(xì)胞內(nèi)的正常運(yùn)作。同時(shí)，Park等[29]將擬南芥H+-PPase基因轉(zhuǎn)入番茄中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因植株與野生型植株相比生長(zhǎng)速度快、根系發(fā)達(dá)，且有較強(qiáng)的抗旱能力。在高濃度鉛脅迫下，鹽膚木的各類氧化還原酶活性顯著增強(qiáng)，氧化還原酶能夠進(jìn)行大量的催化反應(yīng)，生物合成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化合物[30]，以抵御鉛侵害。此外，四吡咯化合物是植物光合作用、呼吸作用等生物學(xué)過(guò)程不可或缺的重要組分，維系著植物的生長(zhǎng)和發(fā)育，當(dāng)四吡咯合成途徑受阻時(shí)，一些光敏型中間代謝物積累，則會(huì)產(chǎn)生氧化脅迫，誘導(dǎo)細(xì)胞死亡，嚴(yán)重阻礙植物生長(zhǎng)[31]。在重度鉛脅迫下四吡咯結(jié)合相關(guān)基因出現(xiàn)顯著富集，表明高濃度鉛脅迫已對(duì)四吡咯化合物的結(jié)合產(chǎn)生阻礙，影響了植物正常生長(zhǎng)。施翔等[4]和Souza等[32]發(fā)現(xiàn)，高濃度重金屬脅迫下植物生物量降低。綜上，通過(guò)不同濃度鉛脅迫發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)水解酶、磷酸酶等相關(guān)基因在輕度鉛脅迫下主要通過(guò)提高自身活性來(lái)增強(qiáng)細(xì)胞抗性，而在重度鉛脅迫下，則是氧化還原酶相關(guān)基因通過(guò)合成各類化合物以抵御逆境。

中心體是非膜細(xì)胞器之一，是細(xì)胞中的微管組織中心，在提供細(xì)胞器定向運(yùn)輸支架和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用[33]。此外，核糖體也屬于非膜細(xì)胞器，本研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是在輕度還是重度鉛脅迫下，非膜細(xì)胞器相關(guān)基因都出現(xiàn)大量富集，表明鹽膚木在鉛脅迫下細(xì)胞受損嚴(yán)重，而其自身首先通過(guò)細(xì)胞器調(diào)節(jié)相關(guān)的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)以應(yīng)對(duì)逆境。細(xì)胞質(zhì)是生命活動(dòng)的主要場(chǎng)所，絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)都在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行，主要成分為核糖體、多種酶類和中間代謝物、各種營(yíng)養(yǎng)物等。在輕度鉛脅迫下有3類細(xì)胞質(zhì)相關(guān)基因出現(xiàn)顯著富集，表明鹽膚木在遭受輕度鉛脅迫時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)自身基因抵御侵害，如提高酶類基因表達(dá)、增強(qiáng)代謝等。Yao等[34]發(fā)現(xiàn)在番茄與蘋(píng)果愈傷組織中過(guò)量表達(dá)細(xì)胞質(zhì)蘋(píng)果脫氫酸酶基因，不僅能夠促進(jìn)細(xì)胞發(fā)育和植物生長(zhǎng)，促進(jìn)質(zhì)子泵相關(guān)基因的表達(dá)和三磷酸腺苷酶的生成，而且能夠調(diào)節(jié)有機(jī)酸轉(zhuǎn)運(yùn)和溶質(zhì)勢(shì)，減少ROS的生成，從而提高轉(zhuǎn)基因作物對(duì)寒冷和鹽脅迫的抗性。綜上，鉛的侵入使得鹽膚木根系細(xì)胞受損嚴(yán)重，而鹽膚木會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器、細(xì)胞質(zhì)等相關(guān)的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)以應(yīng)對(duì)逆境。

從差異表達(dá)基因的GO與KEGG的分析中均發(fā)現(xiàn)，核糖體相關(guān)基因是鹽膚木應(yīng)對(duì)鉛脅迫的主要調(diào)節(jié)基因。核糖體蛋白不僅參與了rRNA的加工、折疊、核糖體亞基組裝和轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，還在亞基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、核糖體與各種翻譯因子的相互作用和新生肽的折疊與定位等過(guò)程中發(fā)揮作用，甚至還可能承擔(dān)著核糖體外的生物學(xué)功能[35-37]。核糖體由rRNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成的分子機(jī)器，如果核糖體不起作用，細(xì)胞就無(wú)法分裂，植物生長(zhǎng)將停止。與CK相比，Pb1000較Pb250核糖體通路減少了185個(gè)DEGs，因此推測(cè)高濃度鉛脅迫影響鹽膚木根系的正常代謝，抑制植株正常生長(zhǎng)，通過(guò)對(duì)根系生理特性如SOD、CAT等抗氧化酶和MDA的測(cè)定分析也印證了這一點(diǎn)[38]。此外，光合作用代謝通路中的捕光葉綠素a/b結(jié)合蛋白等能夠促進(jìn)葉綠體合成輔酶并提高光能利用率[39]，表明在高濃度鉛脅迫下，光合作用受到一定的抑制，植物生長(zhǎng)受到影響，筆者在對(duì)葉綠素含量的研究分析中也發(fā)現(xiàn)鉛顯著抑制了鹽膚木葉綠素含量[38]。姚廣等[40]也發(fā)現(xiàn)，鉛脅迫顯著抑制了玉米地上部分和地下部分的生長(zhǎng)、降低了葉片光合色素含量，杜連彩[41]也有相似的研究結(jié)果。綜上，核糖體相關(guān)基因是鹽膚木應(yīng)對(duì)鉛脅迫的主要應(yīng)答與調(diào)節(jié)基因。

4 結(jié)論

（1）輕度鉛脅迫下，鹽膚木通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)水解酶與磷酸酶相關(guān)基因抵御脅迫，而在重度鉛脅迫下，則是氧化還原酶相關(guān)基因起到主要調(diào)節(jié)作用。

（2）鹽膚木在鉛脅迫下細(xì)胞受損，其自身通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器、細(xì)胞質(zhì)等相關(guān)的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)以應(yīng)對(duì)逆境。

（3）核糖體代謝通路是鹽膚木適應(yīng)鉛脅迫的主要代謝通路，核糖體相關(guān)基因是鹽膚木應(yīng)對(duì)鉛脅迫的主要調(diào)節(jié)基因。