不同耐鹽性高粱在鹽逆境下的比較轉錄組分析

張飛，王艷秋，朱凱，張志鵬，朱振興，盧峰，鄒劍秋

不同耐鹽性高粱在鹽逆境下的比較轉錄組分析

張飛，王艷秋，朱凱，張志鵬，朱振興，盧峰，鄒劍秋

（遼寧省農業(yè)科學院高粱研究所，沈陽 110161）

【】土壤鹽漬化是制約作物生產的重要非生物脅迫因子之一，高粱耐鹽性強，進行高粱耐鹽基因挖掘及分子機制研究是開發(fā)和利用鹽漬土壤的有效途徑，通過轉錄組測序分析與高粱耐鹽相關的基因調控機制和代謝通路，挖掘高粱耐鹽潛力。通過以篩選出的極耐鹽品種八葉齊和鹽極敏感品種PL212為試驗材料，采用盆栽沙培，在播種后20 d（5葉期）采用180 mmol·L-1的 NaCl 溶液漫灌模擬鹽逆境，鹽脅迫48 h后取幼葉，并連同對照（未經過鹽處理）的同期幼苗共4個樣品提取RNA，進行轉錄組測序，采用qRT-PCR方法對測序結果進行驗證。耐鹽和鹽敏感材料分別在鹽漬和非鹽漬處理下的4個樣品間共檢測到1 338個差異表達基因，包括819個上調基因和519個下調基因。聚類分析發(fā)現(xiàn)在應答鹽漬脅迫逆境時，5個依賴性氧合酶超家族蛋白、4個富含半胱氨酸的激酶、3個谷胱甘肽S-轉移酶和3個重金屬運輸/解毒超家族蛋白相關基因表現(xiàn)出明顯的上調表達和下調表達，還發(fā)現(xiàn)1個K+轉運蛋白基因在耐鹽調節(jié)中起著重要作用。GO分析發(fā)現(xiàn)在15 418個基因中獲得4 528個有效GO注釋條目，同時耐鹽和鹽敏感材料在遭受鹽逆境時的生物過程、細胞組分和分子功能3個方面均存在較大差異。生物過程中代謝過程、細胞過程耐鹽材料明顯高于鹽敏感材料，耐鹽材料的生理過程中較鹽敏感材料增加了多生物過程和定位這兩個過程，很可能與耐鹽材料鹽抗性較強密切相關。差異基因KEGG分析結果顯示耐鹽和鹽敏感材料在對照和鹽漬脅迫條件下的苯丙烷類生物合成、苯丙氨酸代謝、類黃酮生物合成3個途徑中差異基因表達較多，可能是造成耐鹽和鹽敏感材料耐鹽性差異較大的重要原因。高粱耐鹽調控基因表達涉及生物過程、細胞組分和分子功能多個方面，生物過程和定位這兩個過程是提高高粱耐鹽性的關鍵；苯丙烷類生物合成、苯丙氨酸代謝、類黃酮生物合成3個途徑的基因表達很可能是造成鹽害的重要原因。

高粱；耐鹽；轉錄組；差異基因表達；生理調控

0 引言

【研究意義】土壤鹽漬化是一個全球性的資源和環(huán)境問題，嚴重制約著作物的生產。中國鹽漬化土壤面積約為3 600萬hm2，占全國可利用土地的4.88%[1]，且鹽漬化土壤面積呈逐年上升趨勢，越來越多的土地由于鹽漬化程度過高而無法利用，造成土地資源的荒廢[2]。因此，如何利用鹽漬化土地進行作物栽培及生產已成為農業(yè)發(fā)展的重要需求[3-4]。高粱是公認的耐鹽性較強的作物，發(fā)掘高粱耐鹽基因，研究高粱耐鹽的代謝途徑，挖掘高粱耐鹽潛力對促進鹽漬土地高粱生產及鹽漬土地資源的開發(fā)利用都尤為重要?！厩叭搜芯窟M展】前人研究表明，土壤鹽漬化對作物具有多重危害，鹽脅迫會引起作物生理代謝紊亂，如光合效率下降、呼吸作用加劇、蛋白質合成受阻、有毒物質積累及加速衰老和死亡等[4]。在作物耐鹽基因及分子機制研究方面，學者們開展了大量研究。曾有研究表明植物的耐鹽性涉及多個基因，由多種機制協(xié)調作用[5]。也有報道指出鹽脅迫應答相關的基因涉及離子轉運、細胞防御、生理代謝及細胞生長等諸多方面，這些基因以不同方式協(xié)同作用抵御鹽漬逆境，如編碼與光合作用相關的基因、滲透調節(jié)基因、自由基清除酶基因和液泡區(qū)域化酶基因等[6]。隨著生物技術的發(fā)展和耐鹽機理研究的不斷深入，Liu等[7]發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下從水稻中分離的2個水通道蛋白基和在根部的表達增強；此外，一些與滲透調節(jié)相關的基因也被發(fā)現(xiàn)與耐鹽相關，如與果聚糖、脯氨酸、糖醇、甘氨酸等生物合成相關的基因、SOS[8]；也有研究表明Zn/Cu SOD是定位于葉綠體中的超氧化物歧化酶，轉Zn/Cu SOD基因煙草在氧化脅迫下較對照植株耐鹽性有所增強[9]。另外，近年來，眾多學者針對植物耐鹽代謝機制開展了大量研究，其中，以生理機制研究為主，主要包括植物對鹽脅迫的感應及信號傳導、Na+運輸、鹽脅迫下的解毒途徑等幾個方面[10]。【本研究切入點】盡管在其他作物耐鹽基因挖掘及耐受性分子機制方面取得了一定的研究進展，但對高粱耐鹽性的研究仍停留在形態(tài)和生理研究水平上，在高粱耐鹽基因挖掘和代謝途徑等方面研究較少?！緮M解決的關鍵問題】本研究以篩選出的對鹽脅迫反應極端的2個典型高粱品種為材料，通過轉錄組研究分析高粱耐鹽基因表達及基因調控路徑和網絡，以挖掘高粱耐鹽潛力，為耐鹽品種培育和鹽堿地高效利用提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗以篩選出的對鹽脅迫反應極為典型的2個材料八葉齊（極耐鹽型）和PL212（極鹽敏感型）為試驗材料。于2017年在遼寧省農業(yè)科學院（沈陽）人工氣候室進行，晝/夜溫度為25℃/18℃，濕度為48%，黑暗12 h/光照12 h，光照強度為1 085 μmol·(m2·s1)-1。試驗采取盆栽方式，塑料盆大小為：直徑20 cm，盆深18 cm，每盆裝0.8 kg過篩細沙，其中細沙先用清水洗干凈，再用雙蒸水清洗干凈并晾干。采用稱重法對土壤水分進行檢測，待細沙含水量為20%時開始播種，每盆6穴，每穴2株，待出苗后每盆定苗2株。

1.2 用于轉錄組測序樣品的處理

播種后20 d（5葉期），分別用蒸餾水漫灌（對照，CK）和180 mmol·L-1的NaCl鹽溶液漫灌模擬鹽脅迫對八葉齊（極耐鹽型）和PL212（極鹽敏感型）進行處理，處理時間48 h。以下分別簡稱為八葉齊對照（CK- tolerant）、八葉齊鹽處理（CK-sensitive）、八葉齊鹽處理（salt-tolerant）和PL212鹽敏感（salt-sensitive）。之后提取處理和對照幼葉樣品的RNA。

RNA提取及質量檢測：采用Trizol（Invitroge）試劑提取葉片總RNA[11]，并用DNaseⅠ（TaKaRa）去除DNA。利用1.2%瓊脂糖凝膠電泳進行RNA條帶初步分析；利用NanoDrop（ThermoFisher）檢測濃度等參數(shù)；利用Agilent 2100 Bioanalyzer（Agilent）檢測RNA樣品的完整度。完整度RIN≥7.0，且挑選濃度等指標合格者進行高通量測序。

1.3 Illumina測序

轉錄組測序委托生物科技有限公司完成。簡要流程如下：樣品提取總RNA后，利用帶有Oligo （dT）的磁珠富集mRNA，其后將mRNA打斷成短片段，再以片段后的mRNA為模板，合成cDNA第一鏈，繼而合成cDNA第二鏈，純化并經末端修復、加堿基A，加測序接頭，再經瓊脂糖凝膠電泳回收目的大小片段，并進行PCR擴增，從而完成整個文庫制備工作，構建好的文庫上機進行測序。

1.4 測序數(shù)據(jù)生物信息學分析

測序數(shù)據(jù)進行生物信息學處理，首先進行測序原始數(shù)據(jù)的處理得到去除接頭等序列的clean data。而后將這些數(shù)據(jù)進行參考基因組比對，將序列定位到高粱基因組上，過濾掉不能定位到基因組上序列，然后基于這些序列進行測序質量的評估和基因表達量等分析。

1.5 差異基因篩選及驗證

1.5.1 基因表達定量 首先使用Htseq軟件提取基因的read數(shù)目，利用Reads Per RPKMKilo bases per Million reads方法計算基因表達量。其公式為：

其中，total exon reads/mapps (millions)為所有read數(shù)中有百分之多少map到這個基因，除以基因長度，就可以獲得基因單位長度有百分之多少的total mapped read有表達。轉錄組測序中的基因表達水平用值表示。

1.5.2 差異表達基因篩選 通過比較不同樣本間的數(shù)據(jù)從而篩選出差異表達基因，后續(xù)分析中的差異基因表達模式聚類分析，使用DESeq進行差異基因分析。在差異表達基因檢測過程中，將Fold Change≥2且FDR＜0.01作為篩選標準。差異倍數(shù)（fold change）表示兩樣品（組）間表達量的比值。錯誤發(fā)現(xiàn)率（false discovery rate，F(xiàn)DR）是通過對差異顯著性值（-value）進行校正得到的。采用了公認的Benjamini- Hochberg校正方法對原有假設檢驗得到的顯著性值（-value）進行校正，并最終采用FDR作為差異表達基因篩選的關鍵指標。

1.5.3 差異表達基因功能注釋和富集分析 基因注釋的數(shù)據(jù)庫包括：non-redundant（Nr）、nucleotide（Nt）、Swiss-Prot、the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG）、the Cluster of Orthologous Groups（COG）和GO數(shù)據(jù)庫[12]。

1.5.4 基因驗證 選取試驗中檢測到的8個差異表達基因進行qRT-PCR分析，20 d 苗齡對鹽敏感及耐鹽品種植株進行鹽脅迫處理48 h，每個生物學重復挑選3株長勢一致植株混樣進行地上部分總RNA提取。qRT-PCR采用3次生物學重復，3次技術重復。選取EXCEL 2007軟件進行統(tǒng)計分析，采用Student T測驗進行兩兩檢測差異性，對測序結果進行驗證?？俁NA提取如1.2所示，利用試劑盒PrimeScript RT reagent Kit（大連寶生物）合成cDNA。采用primer 3.0軟件設計定量引物，產物長度片段在100—300 bp。定量PCR試驗采用羅氏定量PCR儀器LightCycler? 480II（Roche），使用SYBR Premix EX Taq試劑（大連寶生物）。

2 結果

2.1 測序數(shù)據(jù)的質量分析

通過對耐鹽材料對照（CK-tolerant）、鹽敏感材料對照（CK-sensitive）、耐鹽材料鹽處理（Salt-tolerant）和鹽敏感材料鹽處理（Salt-sensitive）4個樣本的錄數(shù)據(jù)信息分析（表1）。過濾后4個樣品的read平均長度變化幅度為147.41—147.64 bp，基因長度分布規(guī)律一致，過濾后總堿基數(shù)量258.2億，占原始總堿基數(shù)量96.8%，且在4個樣品間的變幅為61.35—64.89億，較為均勻。另外，4個樣品測得數(shù)據(jù)過濾后GC含量在52.18%—53.28%，CycleQ20值均超過95%，CycleQ30值也在90%左右。4個樣品中，過濾后堿基中N的數(shù)量平均為4.37。測得的數(shù)據(jù)準確度較高，數(shù)據(jù)質量很好，利于后期數(shù)據(jù)的分析。

2.2 基因表達數(shù)量及比例分析

分別統(tǒng)計了耐鹽和鹽敏感材料在鹽脅迫和對照條件下不同值基因的數(shù)量以及基因的表達比例（表2）。共獲取83 265個基因，采用RPKM方法標準化對測序深度作了歸一化，并對基因長度也作了歸一化，對不同長度的基因在不同測序深度下得到的基因表達水平進行了估計。其中值大于0.1閾值基因數(shù)量達到了89.7%。在單個基因的表達方面，值大于0.1閾值的基因表達比例為92.4%，表達水平較高。另外，4個樣品測得基因的長度分布規(guī)律一致，基因數(shù)目和單個所占比例均符合測序標準，有利于對基因表達進行深度分析。

表1 測序數(shù)據(jù)質量統(tǒng)計

表2 不同表達水平區(qū)間的基因數(shù)量及比例統(tǒng)計

2.3 差異表達基因的篩選

將參試的4個樣品定位到的差異表達基因進行篩選，對DESeq檢測的結果按照差異顯著性標準（差異基因表達變化2倍以上且FDR＜0.01）進行篩選，統(tǒng)計基因顯著性差異表達情況（圖1）。在4個樣品間共檢測到1 338個差異表達基因，包括819個上調基因和519個下調基因（表3）。耐鹽品種在鹽脅迫下共有184個差異表達基因，包括122個上調基因和62 個下調基因；而鹽敏感品種鹽處理下僅檢測到121個差異表達基因，鹽脅迫下差異基因數(shù)量耐鹽品種遠多于鹽敏感品種。通過維恩圖（圖2）分析，發(fā)現(xiàn)只在耐鹽品種中檢測到的差異基因為159個，而僅在鹽敏感品種中檢測到的差異基因68個，說明鹽脅迫造成了2個材料的基因表達變化。

表3 鹽脅迫下4個高粱樣品間的差異表達基因

圖1 差異基因火山圖

圖2 鹽處理和對照（CK）下高粱品種差異基因表達維恩圖

2.4 耐鹽相關差異表達基因的功能分析

鹽脅迫條件下，高粱的耐鹽性強弱很大程度上取決于耐鹽材料的差異基因表達，故以4個樣品間共檢測到的1 338個差異表達基因的聚類分析結果為基礎，對應答鹽漬脅迫逆境的耐鹽材料特有的159個差異表達基因進行功能注釋（圖3），通過差異性檢驗和與高粱苗期耐鹽代謝基因功能的綜合分析，篩選出4類基因在耐鹽應答中起著關鍵作用，分別為5個Fe離子氧合酶超家族蛋白、4個富含半胱氨酸的類受體激酶（RLK）、3個谷胱甘肽轉移酶和3個重金屬運輸/解毒超家族蛋白。另外，基因功能注釋發(fā)現(xiàn)鉀轉運蛋白、過氧化物酶超家族蛋白也發(fā)生了相應變化。涉及具體基因信息詳見表4。

圖3 與鹽脅迫相關的高粱差異表達基因注釋

表4 高粱耐鹽相關基因及功能描述

2.5 鹽脅迫相關基因的GO分析

對4個樣品的差異表達基因進行GO分析，發(fā)現(xiàn)耐鹽和鹽敏感材料在遭受鹽逆境和對照條件下的生物過程、細胞組分和分子功能3個方面存在較大差異（圖4）。GO分析結果顯示，在15 418個基因中獲得4 528個GO注釋條目（表5）。在分子功能方面，結合和催化活性基因數(shù)量耐鹽材料明顯高于鹽敏感材料。在生物過程方面代謝過程、細胞過程等方面耐鹽材料明顯高于鹽敏感材料。另外，值得注意的是耐鹽材料的較鹽敏感材料增加了多生物過程和定位這兩個參數(shù)，這也進一步說明了耐鹽材料其耐鹽性較強可能與這兩個過程相關。

圖4 高粱耐鹽基因GO分析柱狀圖

2.6 差異基因KEGG富集及代謝途徑分析

通過差異基因KEGG分析，發(fā)現(xiàn)耐鹽和鹽敏感材料在對照和鹽漬脅迫條件下各生理代謝途徑差異基因數(shù)量差別很大（圖5）。值得注意的是，在耐鹽材料中，鹽脅迫下顯著富集了細胞色素P450、谷胱甘肽代謝等有關抗氧化逆境的代謝途徑。另外耐鹽材料在蔗糖代謝、光合作用、倍半萜類化合物和三萜類化合物的生物合成等16個代謝途徑都有顯著富集。而鹽敏感材料主要集中在一些代謝途徑如苯丙烷類生物合成、苯丙氨酸代謝、類黃酮生物合成3個途徑中差異基因較多，其他路徑基因數(shù)量很少。表明鹽脅迫下抗氧化代謝途徑、光合調控途徑和糖代謝途徑等可能增加植物抗氧化和調節(jié)滲透能力，也可能是耐鹽品種具有較強耐鹽調節(jié)適應的重要原因。

縱坐標為富集的GO term，橫坐標為該差異基因個數(shù)。不同顏色用來區(qū)分生物過程、細胞組分和分子功能

The ordinate is the enriched GO term, and the abscissa is the number of the differential genes. Different colors are used to distinguish biological processes, cellular components, and molecular functions

圖5 差異基因KEGG富集散點圖

Fig. 5 KEGG enrichment scatter plot of differential gene

2.7 應用qRT-PCR對測序結果的驗證

為確認測序結果的準確性，隨機選取試驗中檢測到的8個差異表達基因進行qRT-PCR分析，以鹽敏感對材料對照（CK-sensitive）值為1作基準進行比較。通過轉錄組測序結果和qRT-PCR分析結果比較表明賴氨酸組氨酸轉運蛋白（Sobic.007G025900）、而氧化應激蛋白（Sobic.004G279700）、鉀轉運蛋白（Sobic. 002G220600）、糖轉運蛋白（Sobic.002G201900）、液泡鐵轉運蛋白（Sobic.002G194600）、果膠甲酯酶抑制劑超家族蛋白（Sobic.001G323801）、磷酸鹽應答家族蛋白（Sobic.004G229200）、果膠乙酰酯酶家族蛋白（Sobic.003G384700）8個基因的RPKM值與轉錄組分析數(shù)據(jù)差異均不顯著，且變化趨勢基本一致，表明qRT- PCR分析結果與測序結果吻合，轉錄組測序結果準確。

**，P＜0.01；*，P＜0.05。因差異均不顯著，故圖中未作標注

表5 高粱耐鹽基因分布及注釋到基因

基因集群為值小于0.05注釋 Gene clusters havevalues less than 0.05 annotations

3 討論

3.1 耐鹽涉及基因

高粱耐鹽是一個極其復雜的過程，耐鹽調節(jié)涉及許多相關基因的調控。本研究以極耐鹽和鹽極敏感的2個極端高粱品種為材料，通過轉錄組測到與耐鹽相關的差異基因涉及植物細胞氧化應激、離子轉運蛋白運輸、滲透調節(jié)物質轉運等多個逆境生理調節(jié)關鍵環(huán)節(jié)。本研究與鹽逆境下甜瓜[13]、紫花苜蓿[14]、棉花[15]和番茄[16]等的調控基因表達與滲透調節(jié)、離子轉運途徑相關的結果相類似，也與岳小紅等[17]對野大麥應答鹽漬脅迫研究發(fā)現(xiàn)的候選基因的表達模式與脯氨酸等滲透調節(jié)物質密切相關的結果相吻合。

3.2 耐鹽基因表達

本研究發(fā)現(xiàn)在鹽應答時5個Fe離子氧合酶超家族蛋白、4個富含半胱氨酸的類受體激酶、3個谷胱甘肽轉移酶和3個重金屬運輸/解毒超家族蛋白相關基因表現(xiàn)出上調和下調，另外，鉀轉運蛋白、過氧化物酶超家族蛋白也發(fā)生了相應變化。分析可能是由于在鹽漬逆境下，高粱幼苗代謝受阻，F(xiàn)e離子氧合酶超家族蛋白變化活躍，鹽敏感材料超氧自由基活動加劇，鹽逆境下抗氧化系統(tǒng)失調，導致鐵離子轉運紊亂；富含半胱氨酸的類受體激酶的變化表明在鹽脅迫下蛋白質在接受和感知信號中受影響，并影響信號傳遞。此研究結果與Hernandez等[18]研究并提出的鹽漬條件下甘藍抗氧化系統(tǒng)變化活躍的結論基本一致，同時Xu等[19]對鹽漬脅迫下水稻滲透調節(jié)系統(tǒng)的研究也得出類似的結果。另外，本研究還發(fā)現(xiàn)在遭遇鹽漬脅迫時，重金屬等可與細胞生物大分子重要成分發(fā)生共價結合，對機體造成損害。谷胱甘肽S-轉移酶可與其結合后，可防止發(fā)生此種共價結合，起到解毒作用。重金屬運輸/解毒超家族蛋白相關基因的變化也進一步解釋了這個論斷。綜合分析這幾類基因主要集中在抗氧化系統(tǒng)、滲透調節(jié)和離子化轉運生理過程，同時鹽漬環(huán)境下重金屬毒害相關基因變化活躍，有可能是在成鹽害的重要原因，但耐鹽調控與重金屬運輸和解毒機制緊密相關方面前人尚未見報道。

3.3 耐鹽表達基因功能

鹽脅迫下耐鹽和鹽敏感材料在遭受鹽逆境時的生物過程、細胞組分和分子功能3個方面均存在較大差異。GO分析發(fā)現(xiàn)生物過程中代謝過程、細胞過程耐鹽材料明顯高于鹽敏感材料，耐鹽材料的生理過程中較鹽敏感材料增加了多生物過程和定位這兩個過程。此類研究在鹽逆境下陸地棉[20]、紫花苜蓿[21]、棉花[22]和番茄[23]上也曾對進行過報道，另外Wambua等[24]和Netondo等[25]對鹽漬條件下高粱的生理表現(xiàn)分析結果與本研究結論也基本一致。本研究中還發(fā)現(xiàn)在分子功能方面，結合和催化活性差異表達基因數(shù)量較多，同時多生物過程和定位這兩個過程與耐鹽調控這關系密切。本研究結果與前人指出的植物分子功能及基因表達是造成耐鹽性差異的主要原因的結論相吻合[26-27]。

3.4 耐鹽基因代謝途徑

鹽脅迫下，耐鹽和鹽敏感高粱代謝通路有所不同。本研究KEGG分析結果顯示耐鹽和鹽敏感材料在對照和鹽漬脅迫條件下在苯丙烷類生物合成、苯丙氨酸代謝、類黃酮生物合成3個途徑中差異基因較多，可能是造成兩個材料鹽耐鹽性差異的重要原因。目前，苯丙氨酸和類黃酮生物合成途徑與耐鹽性相關已有研究得出類似結論[17]，但關于類黃酮生物合成途徑在耐鹽調節(jié)中尚未見報道，是否是高粱耐鹽特有代謝途徑還有待于進一步研究。同時，本研究結果與白子彧等[28]研究的非生物脅迫下Na+的運輸通道和路徑與苯丙氨酸代謝密切相關的結論相吻合，同時，也有報道指出Na+/H+轉運蛋白對Na+的運輸途徑存在影響，且其在不同作物和生育時期存在差異[29-31]。此外，有學者指出Na+運輸途徑不同將造成光合系統(tǒng)發(fā)生變化，影響光合物質生產[13]。

4 結論

高粱耐鹽調控過程較為復雜，耐鹽調控基因涉及生物過程、細胞組分和分子功能3個方面，其中多生物過程和定位這兩個過程對高粱的耐鹽調節(jié)起著關鍵作用；重金屬運輸和解毒相關基因在鹽脅迫時變化活躍，可能與耐鹽調節(jié)相關；在生理代謝途徑方面，鹽敏感材料苯丙烷類生物合成、苯丙氨酸代謝、類黃酮生物合成3個途徑過量表達很可能是造成鹽害的重要原因。

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Comparative transcriptome analysis of different salt tolerance sorghum (L. Moench) under salt stress

ZHANG Fei, WANG YanQiu, ZHU Kai, ZHANG ZhiPeng, ZHU ZhenXing, LU Feng, ZOU JianQiu

(Sorghum Institute, Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161)

Soil salinization is one of the important abiotic stress factors that restricts crop production. Understanding the salt-tolerant mechanism of sorghum may provide a novel avenue to utilize saline soil for sorghum production. The objective of this study was to explore gene regulation mechanisms and metabolic pathways that related to salt tolerance of sorghum by transcriptome sequencing.The salt-tolerant genotype Bayeqi and salt-sensitive genotype PL212 were planted in plastic pots. At five-leaf stage (20 days after sowing), plants were treated with 180 mmol L-1NaCl. Forty-eight hours after treatment, leaves treated by NaCl and unstressed control were sampled and were used for RNA extraction and transcriptome sequencing. Sequencing results were verified by qRT-PCR.Results showed that a total of 1 338 deferentially expressed genes, including 819 up-regulated and 519 down-regulated genes were detected. Cluster analysis revealed that in response to salt stress, five dependent oxygenase superfamily proteins, four cysteine-rich RLKs, three Glutathione S-transferase and three heavy metal transport/detoxification superfamily protein-related genes were significant up–regulated and/or down-regulated, and one K+ion transporter gene was also found to play an important role in salt-tolerance regulation. GO analysis found that 4 528 valid GO annotation entries were obtained from 15 418 genes, and salt-tolerant and salt-sensitive materials showed significant difference in biological processes, cellular components and molecular functions under salt stress treatment. The salt-tolerant materials exhibited obviously higher metabolic processes and cellular processes than salt-sensitive materials. Compared with salt-sensitive materials, multiple biological processes and localization processes were increased in salt-tolerant genotype, which might be the reasons of salt-tolerance. KEGG analysis showed that the salt-tolerant and salt-sensitive materials had more differential gene expression in phenylpropanoid biosynthesis, phenylalanine metabolism and flavonoid biosynthesis under control and salt stress conditions, which may be an important reason for the weak salt tolerance of sensitive materials.The expression of salt-tolerant genes in sorghum is involved in many aspects of biological processes, cellular components and molecular functions. The gene expression in multiple processes and localization processes contributes to the salt tolerance, while excessive gene expression in phenylpropanoid biosynthesis, phenylalanine metabolism, and flavonoid biosynthesis likely contributes to the damage under salt stress.

sorghum; salt tolerance; transcriptome; differential gene expression; physiological regulation

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.22.006

2019-06-14；

2019-08-12

國家現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系（CARS-06-13.5-A11,CARS-06-13.5-A22）、遼寧省自然科學基金（2019-MS-197）

張飛，Tel：024-31029903；E-mail：zhangfei19821121@163.com。通信作者鄒劍秋，E-mail：jianqiuzou@126.com。盧峰，E-mail：lufeng740202023@163.com

（責任編輯 李莉）