鹽堿脅迫下不同倍性水稻4 種轉(zhuǎn)錄因子家族基因的表達模式分析

黃 海，瞿小杰，劉金海，彭贊文

（梧州學院，廣西 梧州 543002）

水稻（Oryza sativaL.）是我國主要的糧食作物之一，對保障國家糧食安全具有極其重要的作用。但是，我國土壤鹽堿化情況比較嚴重，土壤鹽堿含量過高會使水稻出現(xiàn)生理性干旱，導致離子毒害、滲透脅迫、氧化脅迫和營養(yǎng)脅迫，影響水稻生長發(fā)育進而影響其產(chǎn)量和品質(zhì)[1]。多倍體化是驅(qū)動植物進化的主要動力[2]。多倍體植物由于染色體加倍或者不同染色體組間的相互結(jié)合，使基因組結(jié)構(gòu)和基因表達模式不斷發(fā)生變化，并且基因劑量得到增加，有時會增加次生代謝物質(zhì)含量，進而促使多倍體植物的抗逆性增強，更容易適應外界環(huán)境變化[3]。對于多倍體水稻而言，染色體加倍后的四倍體水稻與二倍體相比，具有植株莖稈粗壯[4]、籽粒大[5]、蛋白質(zhì)含量高[6]、抗性強等優(yōu)點[7]。經(jīng)過長期演化，水稻形成一系列防御機制以響應鹽堿脅迫。其中，在分子水平上，一些轉(zhuǎn)錄因子可以調(diào)控水稻對鹽堿脅迫的抗性[8]。水稻中至少存在1 611 個轉(zhuǎn)錄因子基因，約占基因組的2.6%，一些轉(zhuǎn)錄因子家族擁有上百個基因，比如bZIP、MYB、AP2/ERF 和WRKY 等家族，這些轉(zhuǎn)錄因子參與水稻生長發(fā)育及對生物和非生物脅迫抗性的調(diào)控，具有極其重要的生物學功能[9-12]。前人研究發(fā)現(xiàn)，bZIP、MYB、AP2/ERF、WRKY轉(zhuǎn)錄因子家族中的一些基因可以響應水稻干旱、高鹽、低溫等非生物脅迫，超表達這些基因可以不同程度地提高轉(zhuǎn)基因水稻的抗旱性、耐鹽性和耐冷性等[9-12]。目前，關于抗逆相關轉(zhuǎn)錄因子對鹽堿脅迫的響應機制研究主要集中于二倍體水稻[9-13]，在四倍體水稻上的研究鮮有報道。為此，以二倍體水稻桂育12及其同源四倍體水稻為試驗材料，研究二倍體、四倍體水稻中bZIP、MYB、AP2/ERF 和WRKY 轉(zhuǎn)錄因子家族基因在鹽堿脅迫條件下的表達模式變化，為解析不同倍性水稻的耐鹽堿機制奠定基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試水稻材料為二倍體水稻桂育12（以下簡稱為桂育12D，由廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院水稻研究所提供）及其同源四倍體水稻（以下簡稱為桂育12T，經(jīng)過秋水仙素加倍得到）。

1.2 水稻培養(yǎng)及處理

選取大小均勻、籽粒飽滿的水稻種子，用0.3%NaClO 浸泡消毒15 min，然后用蒸餾水清洗，之后將種子放置在鋪有2 層濾紙的培養(yǎng)皿中，35 ℃暗培養(yǎng)3 d，最后置于16 h光照（28 ℃）/8 h黑暗（25 ℃）的人工氣候箱中用水稻營養(yǎng)液在育苗盒中培養(yǎng)[14]。待幼苗長至三葉一心期時，分別用pH 值11.39 的NaOH（A）和100 mmol/L NaCl（S）配制的營養(yǎng)液脅迫處理6 h，對照組（CK）使用正常營養(yǎng)液培養(yǎng)6 h，每個材料設置3次重復。

1.3 RNA提取及實時熒光定量PCR（qRT-PCR）

RNA 提 取 參 照TransZol Up Plus RNA Kit 試 劑盒說明書進行；RNA 反轉(zhuǎn)錄參照TransScript?One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix試劑盒說明書進行，反應程序：42 ℃15 min，85 ℃5 s。qRT-PCR 參 照TransStart?Top Green qPCR SuperMix 試劑盒說明書進行，反應體系20 μL：ddH2O 7 μL，2×TransStart Top Green qPCR Super Mix 10 μL，上、下游引物（0.1 ng/μL）各1 μL，反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物1 μL；反應程序：94 ℃30 s；94 ℃15 s、60 ℃5 s 、72 ℃10 s，45 個循環(huán)。上述試劑盒均購自北京全式金生物技術有限公司，每個處理設3 個生 物 學 重 復 。內(nèi) 參 基 因 為GAPDH（Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase），GAPDH及bZIP、MYB、WRKY、AP2/ERF 轉(zhuǎn)錄因子家族基因的引物設計參考qPrimerDB 數(shù)據(jù)庫[15]，所有基因引物序列詳見表1。基因的相對表達量計算采用 2-△△Ct法[16]。

表1 qRT-PCR 所用引物Tab.1 Primers used for qRT-PCR

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

使用Excel 2021 軟件整理試驗數(shù)據(jù)，采用DPS 17.10軟件中Tukey法進行多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽堿脅迫對不同倍性水稻bZIP轉(zhuǎn)錄因子家族基因表達的影響

bZIP 是由一個亮氨酸拉鏈二聚體結(jié)構(gòu)域和一個DNA 結(jié)合域組成的一類重要的植物轉(zhuǎn)錄因子，參與植物生長、胚乳發(fā)育、葉片衰老以及各種生物和非生物脅迫的響應等[17-19]。本研究選取的6 個bZIP 轉(zhuǎn)錄因子家族基因在鹽堿脅迫下的表達情況如圖1 所示。由圖1 可以看出，無脅迫條件下，桂育12D 中的OsbZIP30和OsbZIP61基因表達量均極顯著高于桂育12T，而OsbZIP49基因相反，其他基因無極顯著差異。在鹽脅迫條件下，桂育12D 和桂育12T 中OsbZIP05和OsbZIP12基因表達量均極顯著提高；桂育12T中OsbZIP30和OsbZIP45基因表達量均極顯著提高；對于OsbZIP49基因，在桂育12T 中表達量極顯著下降，在桂育12D 中表達量提高但未達到極顯著水平，而OsbZIP61基因與OsbZIP49基因完全相反。在堿脅迫條件下，桂育12D 中OsbZIP12、OsbZIP45、OsbZIP49和OsbZIP61基因表達量均極顯著提高，但在桂育12T 中除OsbZIP49基因表達量極顯著下降、OsbZIP61基因表達量極顯著提高外，其他基因均無極顯著差異；桂育12D 和桂育12T 中OsbZIP05和OsbZIP30基因表達量均無極顯著差異，OsbZIP61基因表達量均極顯著提高，且桂育12T 中提高幅度大于桂育12D。綜上，多數(shù)bZIP 轉(zhuǎn)錄因子家族基因表達量會受鹽脅迫誘導上調(diào)，且在四倍體水稻中受誘導上調(diào)幅度大于二倍體水稻；在堿脅迫條件下，多數(shù)bZIP 轉(zhuǎn)錄因子家族基因表達量在二倍體水稻中提高，在四倍體水稻中無極顯著差異。

圖1 鹽堿脅迫下不同倍性水稻bZIP轉(zhuǎn)錄因子家族基因的表達分析Fig.1 Expression analysis of bZIP transcription factor family genes in different ploidy rice under saline-alkali stress

2.2 鹽堿脅迫對不同倍性水稻MYB轉(zhuǎn)錄因子家族基因表達的影響

MYB 轉(zhuǎn)錄因子因其N 端保守的MYB 結(jié)構(gòu)域而得名，是一類存在最廣、功能最強的轉(zhuǎn)錄因子，既能調(diào)控植物的生長發(fā)育，又可以參與植物對高鹽、干旱、極端溫度、病蟲害侵襲等逆境脅迫的抗性反應[20]。本研究選取的6 個MYB 轉(zhuǎn)錄因子家族基因在鹽堿脅迫下的表達情況如圖2所示。由圖2可以看出，無脅迫條件下，桂育12D中CSA基因表達量極顯著高于桂育12T，而OsMYB4和OsJAMYB基因相反，其他基因無極顯著差異。在鹽脅迫條件下，桂育12D 和桂育12T 中OsMYB4和OsJAMYB基因表達量均極顯著提高，OsMYB48和OsMYB63基因表達量均極顯著下降；桂育12D 中CSA基因表達量極顯著下降，但在桂育12T 中極顯著提高。在堿脅迫條件下，桂 育12D 和 桂 育12T 中OsMYB4、OsMYB48、OsMYB60和OsMYB63基因表達量均無極顯著差異，CSA基因表達量極顯著下降，OsJAMYB基因表達量極顯著提高，且在桂育12T 中的提高幅度高于桂育12D?？傮w來看，OsMYB60基因表達量在鹽堿脅迫條件下均無極顯著差異。綜上，在鹽脅迫條件下，不同倍性水稻中同一MYB 基因?qū)}脅迫的響應有所差別；在堿脅迫條件下，OsJAMYB和CSA基因均被極顯著誘導表達，且在四倍體水稻中的提高或者下降幅度大于二倍體水稻，其他MYB基因無極顯著差異。

圖2 鹽堿脅迫下不同倍性水稻MYB轉(zhuǎn)錄因子家族基因的表達分析Fig.2 Expression analysis of MYB transcription factor family genes in different ploidy rice under saline-alkali stress

2.3 鹽堿脅迫對不同倍性水稻W(wǎng)RKY轉(zhuǎn)錄因子家族基因表達的影響

WRKY 轉(zhuǎn)錄因子因存在高度保守的WRKYGQK 結(jié)構(gòu)域而得名，在植物形態(tài)建成、物質(zhì)代謝、生物及非生物脅迫響應的過程中起到重要的調(diào)控作用[21-22]。本研究選取的12 個WRKY 轉(zhuǎn)錄因子家族基因在鹽堿脅迫下的表達情況如圖3 所示。由圖3 可以看出，無脅迫條件下，桂育12T 中OsWRKY1、OsWRKY5、OsWRKY8、OsWRKY11、OsWRKY24、OsWRKY28、OsWRKY45、OsWRKY72和OsWRKY76基因表達量均極顯著高于桂育12D，其他基因無極顯著差異。在鹽脅迫條件下，桂育12D和 桂 育12T 中OsWRKY1、OsWRKY8、OsWRKY11、OsWRKY24、OsWRKY70和OsWRKY72基因表達量均提高但未達到極顯著水平；桂育12D 中OsWRKY5基因表達量極顯著提高，OsWRKY19、OsWRKY21、OsWRKY45和OsWRKY76基因表達量均無極顯著差異，但在桂育12T 中均極顯著下降。在堿脅迫條件下，桂育12D 中OsWRKY1、OsWRKY8、OsWRKY11、OsWRKY21、OsWRKY24、OsWRKY28、OsWRKY45、OsWRKY72和OsWRKY76基因表達量均極顯著提高，OsWRKY5、OsWRKY19和OsWRKY70基因表達量均無極顯著差異；桂育12T 中OsWRKY8、WRKY45、OsWRKY70、OsWRKY72和OsWRKY76基因表達量均極顯著下降，其他基因表達量均無極顯著差異。綜上，在二倍體水稻中大多數(shù)WRKY 基因?qū)}脅迫無極顯著響應，但在四倍體水稻中，鹽脅迫抑制較多WRKY 基因的表達；在堿脅迫條件下，二倍體水稻中多數(shù)WRKY 基因表達量提高，而在四倍體水稻中多數(shù)下降，表明堿脅迫下WRKY 基因在二倍體、四倍體水稻中發(fā)揮的作用相反。

圖3 鹽堿脅迫下不同倍性水稻W(wǎng)RKY轉(zhuǎn)錄因子家族基因的表達分析Fig.3 Expression analysis of WRKY transcription factor family genes in different ploidy rice under saline-alkali stress

2.4 鹽堿脅迫對不同倍性水稻AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子家族基因表達的影響

AP2/ERF 轉(zhuǎn)錄因子以含有高度保守的AP2/ERF 結(jié)構(gòu)域而得名，該結(jié)構(gòu)域具有DNA 結(jié)合功能，與植物生長發(fā)育、生物合成以及逆境應答密切相關[23-24]。本研究選取的11個AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子家族基因在鹽堿脅迫下的表達情況如圖4 所示。由圖4可以看出，無脅迫條件下，桂育12D 中OsDREB1C、OsEREBP1、OsEREBP2、OsAP211、OsERF106、OsERF922和OsWR1基因表達量與桂育12T 均無極顯著差異；桂育12T 中OsDREB1A基因表達量極顯著高于桂育12D，OsDREB2B、OsDREB41和OsAP37基因相反。在鹽脅迫條件下，桂育12D 和桂育12T中OsDREB1A、OsDREB1C和OsAP37基因表達量均極顯著提高；桂育12D中OsEREBP2和OsERF922基因表達量均極顯著提高，在桂育12T 中雖提高但未達到極顯著水平；桂育12D 中OsDREB2B、OsEREBP1、OsERF106和OsWR1基因表達量均提高但未達到極顯著水平，OsDREB41、OsAP211基因表達量均下降但未達到極顯著水平；桂育12T 中OsDREB41、OsAP211和OsWR1基因表達量均極顯著提高。在堿脅迫條件下，桂育12D 和桂育12T 中OsDREB41基因表達量均無極顯著差異；桂育12D中OsAP211基因表達量提高但未達到極顯著水平，OsWR1基因表達量下降但未達到極顯著水平，在桂育12T中也均無極顯著差異；桂育12D中OsDRE2B、OsEREBP1、OsAP37、OsERF106和OsERF922基因表達量均無極顯著差異，但在桂育12T中極顯著提高；桂育12D中OsDREB1C、OsEREBP2基因表達量均極顯著提高，但在桂育12T 中無極顯著差異；桂育12D中OsDREB1A基因表達量極顯著提高，但在桂育12T 中極顯著下降。綜上，本研究所選的AP2/ERF基因多數(shù)受鹽脅迫誘導表達量提高，但在不同倍性水稻中對鹽脅迫的響應不同；在堿脅迫條件下，二倍體水稻中大多數(shù)AP2/ERF 基因表達量無極顯著差異，而在四倍體水稻中較多AP2/ERF 基因表達量極顯著提高。

圖4 鹽堿脅迫下不同倍性水稻AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子家族基因的表達分析Fig.4 Expression analysis of AP2/ERF transcription factor family genes in different ploidy rice under saline-alkali stress

3 結(jié)論與討論

水稻是重要的糧食作物，提高水稻抗逆性、擴大水稻種植面積對確保我國糧食安全具有重要作用[25-26]。許多研究證實，轉(zhuǎn)錄因子在植物對非生物脅迫的響應中發(fā)揮了重要的樞紐作用[27]，但多針對于二倍體水稻，四倍體水稻在此方面的研究則鮮有報道。因此，在鹽堿脅迫下研究二倍體、四倍體水稻轉(zhuǎn)錄因子家族基因表達模式的變化，對探究不同倍性水稻的耐鹽堿機制具有一定指導意義。

研究發(fā)現(xiàn)，OsbZIP05[28]和OsbZIP12[29]基因的表達與水稻耐鹽性存在正相關關系。本研究發(fā)現(xiàn)，二倍體、四倍體水稻中OsbZIP05和OsbZIP12基因被鹽脅迫誘導表達并達到極顯著水平，且在四倍體水稻中受鹽脅迫誘導程度更高；在堿脅迫條件下，二倍體水稻中OsbZIP12基因表達量極顯著提高，而在四倍體水稻中無極顯著差異。表明OsbZIP05和OsbZIP12基因主要在鹽脅迫條件下二倍體、四倍體水稻和堿脅迫條件下二倍體水稻中發(fā)揮功能，在堿脅迫條件下四倍體水稻中沒有發(fā)揮主要功能。另有研究發(fā)現(xiàn)，OsbZIP45基因可以正調(diào)控水稻耐旱性[30]。在本研究中，二倍體水稻中OsbZIP30和OsbZIP45基因表達量在鹽脅迫前后無極顯著差異，而在四倍體水稻中極顯著提高，表明OsbZIP30和OsbZIP45基因在二倍體水稻對鹽脅迫的響應中不發(fā)揮主要功能，可能在四倍體水稻中正向響應鹽脅迫；在堿脅迫條件下，四倍體水稻中OsbZIP30和OsbZIP45基因表達量無極顯著差異，OsbZIP45基因表達量在二倍體水稻中提高，表明OsbZIP45基因可能在堿脅迫條件下二倍體水稻中發(fā)揮了一定功能。二倍體水稻中OsbZIP49基因的表達受鹽脅迫誘導，四倍體水稻中OsbZIP49基因的表達受鹽脅迫抑制，堿脅迫與鹽脅迫趨勢一致，表明該基因在二倍體、四倍體水稻對鹽堿脅迫的應激反應中發(fā)揮了相反的作用；而鹽脅迫條件下OsbZIP61基因表達量的變化趨勢與OsbZIP49基因相反，在堿脅迫條件下二倍體、四倍體水稻中均極顯著提高，推測該基因在水稻對鹽堿脅迫的應激反應中發(fā)揮的作用可能與OsbZIP49基因不同，有待進一步研究。

研究發(fā)現(xiàn)，OsJAMYB基因與茉莉酸介導的非生物脅迫途徑相關，在水稻苗期，高鹽脅迫能誘導OsJAMYB基因的表達，進而激活一些防御相關基因的轉(zhuǎn)錄表達[31]。本研究發(fā)現(xiàn)，二倍體、四倍體水稻中OsMYB4和OsJAMYB基因在鹽脅迫條件下的表達量均高于對照組，且OsJAMYB基因的表達量差異在二倍體、四倍體水稻中均達到極顯著水平；在堿脅迫條件下，OsJAMYB基因變化規(guī)律與鹽脅迫一致，但OsMYB4基因表達量無極顯著差異，表明OsJAMYB基因在鹽堿脅迫條件下可能均發(fā)揮功能，而OsMYB4基因可能僅在鹽脅迫條件下發(fā)揮功能。另外，二倍體、四倍體水稻中OsMYB63基因的表達量被鹽脅迫極顯著抑制，且對四倍體水稻的抑制程度更高，在堿脅迫條件下無極顯著差異，表明該基因可能僅負調(diào)控水稻耐鹽性。研究發(fā)現(xiàn)，OsMYB60[32]和CSA[33]基因可以通過調(diào)控水稻表皮角質(zhì)蠟的生物合成和ABA（脫落酸）穩(wěn)態(tài)正向調(diào)控水稻幼苗對非生物脅迫的耐受性。但在本研究中，OsMYB60基因表達量在鹽堿脅迫條件下均無極顯著差異，推測該基因可能在水稻對鹽堿脅迫的響應中不發(fā)揮功能；而二倍體水稻中CSA基因的表達受鹽堿脅迫極顯著抑制，四倍體水稻中CSA基因表達量在鹽脅迫條件下極顯著提高，在堿脅迫條件下均極顯著下降，表明二倍體、四倍體水稻CSA基因?qū)}脅迫的應激反應不同。研究發(fā)現(xiàn)，OsMYB48-1[34-35]基因受高鹽脅迫誘導表達，超表達OsMYB48-1基因增強了轉(zhuǎn)基因水稻植株對ABA 的敏感性，從而提高了水稻耐鹽性。但在本研究中，二倍體、四倍體水稻中OsMYB48基因的表達均被鹽脅迫抑制并達到極顯著水平，在堿脅迫條件下無極顯著差異，說明鹽脅迫會抑制該基因的表達，這與前人[34-35]研究結(jié)果不一致，推測可能是本試驗材料中OsMYB48基因可能是OsMYB48-1基因的另一等位基因，它們在水稻對鹽堿脅迫的響應中發(fā)揮了不同的作用。

研究發(fā)現(xiàn)，OsWRKY8、OsWRKY11、OsWRKY24、OsWRKY45和OsWRKY72基因參與調(diào)節(jié)水稻對滲透脅迫、非生物脅迫的應答[36-40]。在本研究中，OsWRKY8、OsWRKY11、OsWRKY24、OsWRKY70和OsWRKY72基因在二倍體、四倍體水稻中的表達量受鹽脅迫誘導上調(diào)但未達到極顯著水平，OsWRKY1基因的變化趨勢與之類似，推測在二倍體、四倍體水稻對鹽脅迫的響應中OsWRKY1基因與它們發(fā)揮了相同的功能。四倍體水稻中OsWRKY5、OsWRKY19、OsWRKY21、OsWRKY28和OsWRKY76基因表達量極顯著下降，與OsWRKY45基因變化趨勢一致，推測可能在四倍體水稻抗鹽應激反應中發(fā)揮了一定功能。OsWRKY76基因在水稻萌發(fā)過程中對耐堿性可能起負調(diào)控作用[41]。在堿脅迫條件下，四倍 體 水 稻 中OsWRKY8、OsWRKY45、OsWRKY70和OsWRKY72基因表達量均極顯著下降，與OsWRKY76基因變化趨勢一致，表明這4 個基因可能與OsWRKY76基因發(fā)揮了一樣的功能，并且OsWRKY8、OsWRKY45、OsWRKY72和OsWRKY76基因表達量在四倍體水稻中均極顯著下降，在二倍體水稻中均極顯著提高，推測它們對堿脅迫的應答機制相反。綜上，本研究中四倍體水稻中多數(shù)WRKY 基因的表達均被鹽堿脅迫抑制，所以四倍體水稻W(wǎng)RKY 基因?qū)}堿脅迫的響應機制有待于進一步探索。

研究發(fā)現(xiàn)，OsDREB1A和OsDREB1C基因參與調(diào)控植物對冷脅迫的耐受性[42]。本研究中，OsDREB1A和OsDREB1C基因在鹽脅迫條件下二倍體、四倍體水稻中和堿脅迫條件下二倍體水稻中的表達均被誘導且達到極顯著水平，推測OsDREB1A和OsDREB1C基因可能在多種非生物脅迫的響應中存在冗余功能。過表達OsEREBP1基因能提升水稻生物和非生物脅迫的耐受性[43]。在本研究中，堿脅迫條件下四倍體水稻中OsEREBP1基因表達量極顯著提高，表明OsEREBP1基因在四倍體水稻應對堿脅迫中發(fā)揮了一定作用。OsEREBP2[44]和OsERF922[45]基因分別是鹽脅迫的正、負調(diào)控因子，它們的表達受鹽脅迫強烈誘導。本研究中，OsEREBP2和OsERF922基因表達量在鹽脅迫條件下二倍體水稻中極顯著提高。在四倍體水稻中雖提高但未達到極顯著水平。堿脅迫條件下，二倍體水稻OsEREBP2基因表達量極顯著提高，OsERF922基因無極顯著差異；但在四倍體水稻中OsEREBP2基因表達量下降但未達到極顯著水平，而OsERF922基因表達量極顯著提高。推測OsEREBP2和OsERF922基因可能也參與了堿脅迫應答，但響應機制尚不明確。此外，OsWR1[46]基因主要在水稻葉片中表達，且受干旱、ABA 和鹽脅迫的誘導。本研究中，二倍體、四倍體水稻中OsWR1基因的表達均被鹽脅迫誘導，在四倍體水稻中達到極顯著水平，提高幅度大于二倍體水稻，在堿脅迫條件下無極顯著差異，說明四倍體水稻中OsWR1基因的表達只受鹽脅迫誘導。對于OsDREB41和OsAP211基因，它們的表達在二倍體水稻中均被鹽脅迫抑制，在四倍體水稻中則均被極顯著誘導，而在堿脅迫條件下無極顯著差異，表明OsDREB41和OsAP211基因可能只在鹽脅迫中發(fā)揮功能。

綜上所述，在鹽堿脅迫條件下，本研究中所選的轉(zhuǎn)錄因子家族基因在二倍體、四倍體水稻中的表達模式是不同的，主要體現(xiàn)在表達程度以及表達趨勢上，可能是因為：雖然bZIP、MYB、WRKY 和AP2/ERF 基因均與非生物脅迫相關，但它們在鹽堿脅迫響應過程中扮演角色的重要性不同[47]；另外，轉(zhuǎn)錄因子可能不通過單一基因直接調(diào)控水稻耐鹽堿性，而是通過多基因協(xié)同或拮抗機制形成一個復雜的調(diào)控網(wǎng)絡，進而通過基因的多重表達來抵御鹽堿脅迫[48]。本研究中，在無脅迫條件下，四倍體水稻中一些轉(zhuǎn)錄因子基因表達量極顯著高于二倍體，如OsbZIP49、OsMYB4、OsJAMYB、OsWRKY1和OsDREB1A基因等；在受到鹽堿脅迫后，二倍體、四倍體水稻中的多數(shù)轉(zhuǎn)錄因子基因被脅迫極顯著誘導表達，且在四倍體水稻中提高或下降程度更高，如OsbZIP05、OsbZIP12、OsJAMYB、OsMYB48基 因等；四倍體水稻中也有少數(shù)轉(zhuǎn)錄因子基因在受到鹽堿脅迫后表達趨勢與二倍體水稻完全相反，如OsbZIP49、OsWRKY8、OsWRKY45、OsWRKY76和OsDREB1A基因等。導致這些現(xiàn)象的原因可能是染色體加倍致使一些基因劑量加倍，使二倍體、四倍體水稻在正常條件下基因的表達產(chǎn)生明顯差異。在脅迫條件下，由于在多倍體基因組中，多數(shù)重復基因仍保持著與二倍體基因組中相似或相同的功能，染色體加倍帶來基因劑量效應的優(yōu)勢被突顯，進而使四倍體水稻中脅迫相關基因增量響應，提高基因的表達程度，增強四倍體水稻的抗性[49]；并且染色體加倍后的四倍體水稻中部分基因可能觸發(fā)了RNAi 機制，導致四倍體水稻中一些轉(zhuǎn)錄因子基因的表達量在正常條件下極顯著低于二倍體水稻，并且在脅迫前后二倍體、四倍體水稻中出現(xiàn)相反的趨勢。此外，染色體加倍過程中會發(fā)生不同程度的染色體結(jié)構(gòu)變異，包括染色體的倒位、異位、缺失、重復和變異，進而使重復基因發(fā)生突變、沉默和重組，甚至產(chǎn)生與原基因功能完全不同的新基因[50]。本研究為解析多倍體水稻中bZIP、MYB、AP2/ERF 和WRKY基因的耐鹽堿機制奠定了基礎。