基于RNA-seq的大麥苗期抗旱相關(guān)基因的挖掘與分析

doi：10.6048/j.issn.1001-4330.2024.05.005

摘" 要：【目的】挖掘與分析大麥苗期抗旱相關(guān)基因，為研究大麥分子抗旱機制和選育抗旱大麥品種提供理論支撐。

【方法】以啤酒大麥品種新啤6號為材料，應用轉(zhuǎn)錄組測序RNA-seq技術(shù)對干旱脅迫前后大麥苗期倒二葉葉片進行轉(zhuǎn)錄組測序，并采用實時熒光定量 RT-PCR 方法進行功能基因驗證。

【結(jié)果】（1）干旱脅迫前后新啤6號倒二葉中3 835個差異表達基因，主要為編碼ABC轉(zhuǎn)運蛋白、核糖體蛋白、轉(zhuǎn)錄因子、脫水素、過氧化物酶、蛋白質(zhì)磷酸酶等的基因。（2）DEG主要富集在淀粉和蔗糖代謝、轉(zhuǎn)運蛋白、植物激素信號轉(zhuǎn)導、伴侶和折疊催化劑、氨基糖和核苷酸糖的代謝、苯丙氨酸代謝、?；撬岷痛闻；撬岽x、過氧化物酶體等途徑。

【結(jié)論】大麥干旱脅迫前后基因表達差異顯著（其中上調(diào)基因1 592個，下調(diào)基因2 243個）。

關(guān)鍵詞：大麥；干旱脅迫；轉(zhuǎn)錄組；基因挖掘

中圖分類號：S512.3""" 文獻標志碼：A""" 文章編號：1001-4330（2024）05-1077-08

收稿日期（Received）：

2023-10-25

基金項目：

財政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部： 國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目（CARS-05-19B）；國家自然科學基金項目（32360456）

作者簡介：

鞠樂（1987-），女，河南鄧州人，助理研究員，研究方向為雜糧遺傳育種與栽培，（E-mail）695112004@ qq.com

通訊作者：

齊軍倉（ 1971-） ，男，陜西寶雞人，教授，碩士生/博士生導師，研究方向為大麥遺傳育種與栽培，（E-mail）shzqjc@ qq.com

0" 引 言

【研究意義】隨著全球氣候變暖，水資源緊缺日益突顯，干旱頻發(fā)［1］。干旱是影響作物生長發(fā)育的主要非生物限制性因素之一［2］。近年來，每年均因干旱導致作物減產(chǎn)［3］，因此，解析作物抗旱機制、培育抗旱作物新品種，對提升作物抗旱能力具有重要意義［4］?！厩叭搜芯窟M展】大麥是抗逆性較強的作物，針對其抗旱性機理的研究多數(shù)集中在種子萌發(fā)、苗期或成株期有關(guān)形態(tài)、生理或農(nóng)藝性狀等方面［5-11］。已有大麥種子萌發(fā)期［12，13］、苗期［14］、成株期［15，16］等抗旱性鑒定方面的研究?！颈狙芯壳腥朦c】目前，雖然在大麥抗旱性研究方面取得一些進展，但關(guān)于大麥抗旱分子調(diào)控機制的研究相對較少，因此關(guān)于大麥干旱分子響應機制方面的研究仍有待加強，需進一步挖掘大麥抗旱性相關(guān)基因。【擬解決的關(guān)鍵問題】以新啤6號為材料，應用轉(zhuǎn)錄組測序RNA-seq 技術(shù)對干旱脅迫前后大麥苗期倒二葉進行轉(zhuǎn)錄組測序，挖掘與抗旱相關(guān)的差異表達基因，為解析大麥分子抗旱機制和指導大麥抗旱育種提供理論支撐。

1" 材料與方法

1.1" 材 料

供試啤酒大麥品種新啤6號由石河子大學農(nóng)學院提供，選取健壯飽滿的種子，經(jīng)0.4%高錳酸鉀消毒1.5 h，用蒸餾水沖洗干凈。

1.2" 方 法

1.2.1" 試驗設(shè)計

以營養(yǎng)土為培養(yǎng)基質(zhì)，將100 粒大麥種子點播于塑料盆中，出苗后間苗，每盆留生長一致的幼苗12株，設(shè)2個處理：全生長期正常供水，大麥幼苗生長4周后不澆水進行干旱脅迫處理，直到取樣（大麥葉片出現(xiàn)半卷狀態(tài)時進行取樣），每個處理6 個重復。將樣品（倒二葉葉片）于液氮中速凍，儲存于-80℃冰箱中，用于轉(zhuǎn)錄組測序試驗。

1.2.2" 利用RNA-seq技術(shù)進行轉(zhuǎn)錄組測序

文庫構(gòu)建和轉(zhuǎn)錄組測序由開泰明鏡基因科技（北京）有限公司完成。

1.2.2.1" RNA提取及質(zhì)量檢測

首先提取Total RNA，并進行RNA質(zhì)量檢測，符合質(zhì)量的RNA才可進行后續(xù)的文庫構(gòu)建。檢測RNA樣品：（1） 瓊脂糖凝膠電泳分析RNA降解程度以及是否有污染；（2） Nanodrop檢測RNA的純度（OD260/280比值）。

1.2.2.2" 構(gòu)建文庫

樣品檢測合格后，使用Oligo（dT） Beads分離得到mRNA；加入打斷試劑將mRNA打斷成短片段，以此為模板，使用First Strand Synthesis合成第一條cDNA鏈，加入Second Strand Synthesis Mix合成第二鏈，經(jīng)過末端補平和加“A”后，連接上RNA-Seq Adapter，純化連接產(chǎn)物后進行PCR擴增，使用磁珠純化回收300～600 bp目的產(chǎn)物進行測序。

1.2.2.3" 文庫質(zhì)檢

文庫構(gòu)建完成后，使用Qubit進行初步定量，稀釋文庫至1 ng/μL，隨后使用Qseq100 DNA Analyzer對文庫的insert size進行檢測，insert size符合預期后，使用Q-PCR方法對文庫的有效濃度進行準確定量（文庫有效濃度＞2 nM）。

1.2.2.4" 上機測序

庫檢合格后，把不同文庫按照有效濃度及目標下機數(shù)據(jù)量的需求pooling后使用Illumina NovaSeq 6000平臺，PE150測序文庫。

1.2.3" 實時熒光定量 RT-PCR 進行功能基因驗證

從差異表達基因數(shù)據(jù)庫中挑選5個上調(diào)基因，利用Primer 6.0 設(shè)計引物，采用實時熒光定量 RT-PCR以驗證轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果的準確性。表1

1.3" 數(shù)據(jù)處理

生物信息學數(shù)據(jù)分析由開泰明鏡基因科技（北京）有限公司完成。

1.3.1" 原始數(shù)據(jù)過濾

使用fastp 軟件對原始測序數(shù)據(jù)（Raw Data）過濾，質(zhì)控包括：（1）去除引物和接頭序列（Adaptor）；（2）去除片段長度lt;50 bp的序列；（3）去除N堿基達到一定比例的reads（默認設(shè)為5 bp）；（4）去除質(zhì)量值小于20的低質(zhì)量堿基；（5）以4堿基為窗口計算堿基平均質(zhì)量值，若堿基平均質(zhì)量值低于20（Q20）則切除。

1.3.2" 參考序列比對

使用hisat2將Clean Data與參考基因組進行相似性比對（mapping），獲取 reads在參考基因組上的位置信息，以及測序樣本的特征信息。

1.3.3" 新轉(zhuǎn)錄本預測

用stringtie軟件對Mapped Reads進行拼接，與參考基因組的注釋文件比較，尋找新的轉(zhuǎn)錄區(qū)，確定新轉(zhuǎn)錄本以及新基因。

1.3.4" 基因表達量

使用HISAT2將質(zhì)量控制后的序列和參考基因組進行比對，利用 stringtie對已知的和新的基因和轉(zhuǎn)錄本進行定量表達。

1.3.5" 差異表達基因的GO 和KEGG 富集

使用eggNOG構(gòu)建go KEGG數(shù)據(jù)庫，使用R包clusterProfiler，對差異基因進行GO和KEGG富集分析。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 干旱脅迫處理大麥苗期葉片的轉(zhuǎn)錄組

研究表明，將干旱脅迫處理前后樣品分別命名為CK和T，共檢測到3 835個差異表達基因（DEG），其中上調(diào)基因1 592個，下調(diào)基因2 243個。圖1

2.2" 差異表達基因（DEG）功能

研究表明，將P＜0.05，差異倍數(shù)≥2作為標準篩選DEG，共鑒定到1 618個（496個上調(diào)基因和1 122個下調(diào)基因）DEG，其中，P＜0.05，差異倍數(shù)≥8的DEG共84個（32個上調(diào)基因和52個下調(diào)基因）。鑒定到的1 618個DEG，HORVU.MOREX.r3.3HG0286930上調(diào)倍數(shù)為8.54、HORVU.MOREX.r3.4HG0386330上調(diào)倍數(shù)為11.16、HORVU.MOREX.r3.6HG0622770上調(diào)倍數(shù)為15.66、HORVU.MOREX.r3.2HG0112630下調(diào)倍數(shù)為10.23、HORVU.MOREX.r3.5HG0479070下調(diào)倍數(shù)為10.31。1 618個DEG主要為編碼ABC轉(zhuǎn)運蛋白、核糖體蛋白、轉(zhuǎn)錄因子、脫水素、過氧化物酶、蛋白質(zhì)磷酸酶等的基因。表2

2.3" 差異表達基因（DEG）功能富集

研究表明，DEG主要富集在94個生物學過程，主要富集在RNA 修飾（GO：0009451）、對含氧化合物的反應（GO：0043207）、內(nèi)切酶活性（GO：0004519）、葉綠素生物合成過程的調(diào)節(jié)（GO：0010380）等生物學過程。DEG主要富集在淀粉和蔗糖代謝、轉(zhuǎn)運蛋白、植物激素信號轉(zhuǎn)導、伴侶和折疊催化劑、氨基糖和核苷酸糖的代謝、苯丙氨酸代謝、?；撬岷痛闻；撬岽x、過氧化物酶體等途徑。表3，圖2

2.4" 實時熒光定量PCR驗證

研究表明，挑選的5個基因在干旱處理前后的表達模式與RNA-seq結(jié)果一致。表4

3" 討 論

3.1

RNA-seq是一種快速、有效鑒定差異表達基因的方法，是揭示植物抗逆機理以及篩選抗逆基因的主要技術(shù)手段［17-18］。賀小彥［19］利用RNA-seq技術(shù)鑒定到野生大麥XZ5干旱脅迫前后根系中216個差異表達基因，并篩選出36個與野生大麥XZ5耐旱相關(guān)的差異表達基因，這些基因主要參與抗逆脅迫、抗氧化脅迫、能量代謝、細胞壁修飾等生物學過程。研究利用RNA-seq技術(shù)共檢測到新啤6號干旱脅迫前后苗期葉片中3 835個差異表達基因（其中上調(diào)基因1 592個，下調(diào)基因2 243個），主要為編碼ABC轉(zhuǎn)運蛋白、核糖體蛋白、轉(zhuǎn)錄因子、脫水素、過氧化物酶、蛋白質(zhì)磷酸酶等的基因；KEGG代謝途徑富集分析結(jié)果表明，DEG主要富集在淀粉和蔗糖代謝、轉(zhuǎn)運蛋白、植物激素信號轉(zhuǎn)導、伴侶和折疊催化劑、氨基糖和核苷酸糖的代謝、苯丙氨酸代謝、?；撬岷痛闻；撬岽x、過氧化物酶體等途徑。宋士偉等［20］研究中共檢測到野大麥干旱脅迫前后旗葉中6 868個上調(diào)表達基因，2 081個下調(diào)表達基因；對6 579個差異表達基因進行KEGG通路分析，這些基因主要富集到136個通路中，主要包括過氧化物酶體、精氨酸和脯氨酸代謝、淀粉和蔗糖代謝、糖酵解和糖異生等途徑。張學雷［21］研究表明，野生大麥通過提高轉(zhuǎn)運體與氧化還原酶活性、增加滲透調(diào)節(jié)物的合成以提高抗旱能力。上述結(jié)果與試驗研究結(jié)果比較一致。

3.2

試驗研究檢測篩選到許多與抗旱相關(guān)的DEG。當植物遭受干旱脅迫時，主要通過抗氧化酶系統(tǒng)清除活性氧，避免植物組織因活性氧積累而導致氧化損傷［22］。過氧化物酶是一種抗氧化酶，在植物抗旱脅迫過程中發(fā)揮重要的作用［23］。試驗研究發(fā)現(xiàn)，編碼過氧化物基因HORVU.MOREX.r3.7HG0671530；編碼過氧化氫基因HORVU.MOREX.r3.2HG0181160、HORVU.MOREX.r3.2HG0181170和HORVU.MOREX.r3.7HG0669590；編碼超氧化物歧化酶基因HORVU.MOREX.r3.7HG0640950，5個基因在大麥受到干旱脅迫時表達顯著上升，可能參與了活性氧清除過程。ABC轉(zhuǎn)運蛋白是植物中重要的抗逆蛋白［24］，是一類跨膜蛋白，主要參與信號傳導、細胞解毒和跨膜運輸?shù)壬磉^程［25］。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)7個編碼ABC轉(zhuǎn)運蛋白的基因（分別為HORVU.MOREX.r3.3HG0282720、HORVU.MOREX.r3.3HG0286070、HORVU.MOREX.r3.6HG0577120、HORVU.MOREX.r3.7HG0722520、HORVU.MOREX.r3.7HG0665860、HORVU.MOREX.r3.1HG0010450和HORVU.MOREX.r3.4HG0386330）在大麥受到干旱脅迫時表達顯著上升，可能參與了對干旱脅迫的響應。轉(zhuǎn)錄因子通過調(diào)控下游靶基因的表達，進而誘導多種保護機制以應對非生物脅迫［26］。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HORVU.MOREX.r3.3HG0299650、HORVU.MOREX.r3.1HG0090590、HORVU.MOREX.r3.5HG048653、HORVU.MOREX.r3.6HG0617580、HORVU.MOREX.r3.5HG0463120、HORVU.MOREX.r3.3HG0286890、HORVU.MOREX.r3.5HG0463450、HORVU.MOREX.r3.6HG0556820、HORVU.MOREX.r3.3HG0286980、HORVU.MOREX.r3.5HG0443240、HORVU.MOREX.r3.2HG0135680、HORVU.MOREX.r3.3HG0302280、HORVU.MOREX.r3.4HG0391440和HORVU.MOREX.r3.1HG0088760等14個編碼不同種類轉(zhuǎn)錄因子的基因，在大麥受到干旱脅迫時表達顯著上升，可能通過調(diào)控相關(guān)基因的表達，進而參與對干旱脅迫的響應［27］。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，5個編碼蛋白質(zhì)磷酸酶的基因（HORVU.MOREX.r3.7HG0728500、HORVU.MOREX.r3.4HG0389000、HORVU.MOREX.r3.5HG0473680、HORVU.MOREX.r3.3HG0276740和HORVU.MOREX.r3.3HG0302180）在大麥受到干旱脅迫時表達顯著上升，可能參與了對干旱脅迫的響應。LEA蛋白參與植物抗逆反應，植物可以通過提高LEA蛋白基因的表達來提高其耐旱性［28］。研究發(fā)現(xiàn)HORVU.MOREX.r3.6HG0622770、HORVU.MOREX.r3.6HG0622790和HORVU.MOREX.r3.6HG0622760等3個編碼LEA蛋白的基因，在大麥受到干旱脅迫前后差異極顯著，基因表達上升極顯著，這些基因與大麥抗旱性相關(guān)。

4" 結(jié) 論

4.1

新啤6號干旱脅迫前后倒二葉中3 835個差異表達基因（其中上調(diào)基因1 592個，下調(diào)基因2 243個），主要為編碼ABC轉(zhuǎn)運蛋白、核糖體蛋白、轉(zhuǎn)錄因子、脫水素、過氧化物酶、蛋白質(zhì)磷酸酶等的基因。

4.2

DEG主要富集在淀粉和蔗糖代謝、轉(zhuǎn)運蛋白、植物激素信號轉(zhuǎn)導、伴侶和折疊催化劑、氨基糖和核苷酸糖的代謝、苯丙氨酸代謝、?；撬岷痛闻；撬岽x、過氧化物酶體等途徑。

參考文獻（References）

［1］

Wassmann R， Jagadish S V K， Sumfleth K， et al. Chapter 3 regional vulnerability of climate change impacts on Asian rice production and scope for adaptation［M］. Advances in Agronomy. Amsterdam： Elsevier， 2009： 91-133.

［2］ Salekdeh G H， Reynolds M， Bennett J， et al. Conceptual framework for drought phenotyping during molecular breeding［J］. Trends in Plant Science， 2009， 14（9）： 488-496.

［3］ 郝晶， 姚立蓉， 汪軍成， 等. 不同基因型大麥苗期對干旱脅迫的響應及HvPIPs基因表達特征分析［J］. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 2023， 41（4）： 41-50， 60.

HAO Jing， YAO Lirong， WANG Juncheng， et al. Response of different genotypes of barley to drought stress at seedling stage and analysis of HvPIPs gene expression characteristics［J］. Agricultural Research in the Arid Areas， 2023， 41（4）： 41-50， 60.

［4］ 代小冬， 朱燦燦， 宋迎輝， 等. 基于RNA-seq的谷子萌芽期抗旱相關(guān)基因挖掘與分析［J］. 核農(nóng)學報， 2021， 35（8）： 1761-1770.

DAI Xiaodong， ZHU Cancan， SONG Yinghui， et al. Identification and analysis of drought related genes in foxtail millet （Setaria italica L.） at germination stage based on transcriptome sequencing［J］. Journal of Nuclear Agricultural Sciences， 2021， 35（8）： 1761-1770.

［5］鄧貴仲， 代歡， 程田田， 等. 不同粒色大麥萌發(fā)期抗旱性鑒定［J/OL］. 分子植物育種， 2023-12-11.

DENG Guizhong， DAI Huan， CHENG Tiantian， et al. Identification of drought resistance during germination in barley with different grain colors［J/OL］. Molecular Plant Breeding，" 2023-12-11.

［6］ 鞠樂， 齊軍倉， 陳培育， 等. 干旱脅迫對大麥種子萌發(fā)、幼苗生長及生理特性的影響［J］. 新疆農(nóng)業(yè)科學， 2023， 60（8）： 1879-1886.

JU Le， QI Juncang， CHEN Peiyu， et al. Effects of drought stress on seed germination， seedling growth and physiological characteristics of barley［J］. Xinjiang Agricultural Sciences， 2023， 60（8）： 1879-1886.

［7］ 杜歡， 馬彤彤， 郭帥， 等. 大麥近等基因系苗期根系形態(tài)及葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)對PEG脅迫的響應［J］. 中國農(nóng)業(yè)科學， 2017， 50（13）： 2423-2432.

DU Huan， MA Tongtong， GUO Shuai， et al. Response of root morphology and leaf osmoregulation substances of seedling in barley genotypes with different heights to PEG stress［J］. Scientia Agricultura Sinica， 2017， 50（13）： 2423-2432.

［8］ 惠宏杉， 林立昊， 齊軍倉， 等. 干旱脅迫對大麥幼苗根系的影響［J］. 麥類作物學報， 2015， 35（9）： 1291-1297.

HUI Hongshan， LIN Lihao， QI Juncang， et al. Effect of drought stress on the roots of barley seedling［J］. Journal of Triticeae Crops， 2015， 35（9）： 1291-1297.

［9］ 趙東賓， 張海祿， 王仙， 等. 大麥葉片表皮蠟質(zhì)組分和含量及其與抗旱性的關(guān)系［J］. 新疆農(nóng)業(yè)科學， 2017， 54（1）： 43-50.

ZHAO Dongbin， ZHANG Hailu， WANG Xian， et al. Relationship between epicuticular wax components and its content and drought resistance in barley leaf［J］. Xinjiang Agricultural Sciences， 2017， 54（1）： 43-50.

［10］ 王仙， 聶石輝， 向莉， 等. 干旱脅迫對中亞大麥農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］. 新疆農(nóng)業(yè)科學， 2022， 59（1）： 86-94.

WANG Xian， NIE Shihui， XIANG Li， et al. Effects of drought stress on agronomic characters， yield and quality of barley from central Asia［J］. Xinjiang Agricultural Sciences， 2022， 59（1）： 86-94.

［11］ 聶石輝， 王仙， 向莉， 等. 干旱脅迫對中亞大麥農(nóng)藝性狀的影響及其相關(guān)基因定位［J］. 麥類作物學報， 2022， 42（1）： 59-67.

NIE Shihui， WANG Xian， XIANG Li， et al. Responses to drought stress and gene mapping of related agronomic traits of central Asian barley［J］. Journal of Triticeae Crops， 2022， 42（1）： 59-67.

［12］ 鞠樂， 齊軍倉， 賀雪， 等. 大麥種子萌發(fā)期抗旱性鑒定指標的篩選及抗旱性評價［J］. 新疆農(nóng)業(yè)科學， 2016， 53（11）： 2008-2014.

JU Le， QI Juncang， HE Xue， et al. Screening drought resistance identification index and drought resistance evaluation in barley during seed germination period［J］. Xinjiang Agricultural Sciences， 2016， 53（11）： 2008-2014.

［13］ 任毅， 王仙， 張金汕， 等. 中亞大麥品種萌發(fā)期抗旱性篩選與鑒定［J］. 新疆農(nóng)業(yè)科學， 2019， 56（5）： 882-889.

REN Yi， WANG Xian， ZHANG Jinshan， et al. Screening and identification of drought resistance of central Asian barley varieties at germination stage［J］. Xinjiang Agricultural Sciences， 2019， 56（5）： 882-889.

［14］ 汪軍成， 孟亞雄， 徐先良， 等. 大麥苗期抗旱性鑒定及評價［J］. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 2013， 31（4）： 135-143.

WANG Juncheng， MENG Yaxiong， XU Xianliang， et al. Identification and assessment on drought-resistance of Hordeum vulgare L.at seedling stage［J］. Agricultural Research in the Arid Areas， 2013， 31（4）： 135-143.

［15］ 徐銀萍， 潘永東， 劉強德， 等. 大麥種質(zhì)資源成株期抗旱性鑒定及抗旱指標篩選［J］. 作物學報， 2020， 46（3）： 448-461.

XU Yinping， PAN Yongdong， LIU Qiangde， et al. Drought resistance identification and drought resistance indexes screening of barley resources at mature period［J］. Acta Agronomica Sinica， 2020， 46（3）： 448-461.

［16］ 周元成， 曹永立， 王鎮(zhèn)， 等. 不同大麥品種抗旱性鑒定指標的篩選與評價［J］. 中國農(nóng)業(yè)科技導報， 2022， 24（2）： 86-92.

ZHOU Yuancheng， CAO Yongli， WANG Zhen， et al. Screening and evaluation of drought resistance indexes in different barley varieties［J］. Journal of Agricultural Science and Technology， 2022， 24（2）： 86-92.

［17］ 張振超， 姚悅梅， 毛忠良， 等. 基于高通量測序的青花菜早期發(fā)育小孢子轉(zhuǎn)錄組分析與基因功能注釋［J］. 核農(nóng)學報， 2018， 32（5）： 848-855.

ZHANG Zhenchao， YAO Yuemei， MAO Zhongliang， et al. Transcriptome analysis and gene function annotation of early developmental broccoli microspores based on high-throughput sequencing technology［J］. Journal of Nuclear Agricultural Sciences， 2018， 32（5）： 848-855.

［18］ 潘教文， 李臻， 王慶國， 等. NaCl處理谷子萌發(fā)期種子的轉(zhuǎn)錄組學分析［J］. 中國農(nóng)業(yè)科學， 2019， 52（22）： 3964-3975.

PAN Jiaowen， LI Zhen， WANG Qingguo， et al. Transcriptomics analysis of NaCl response in foxtail millet （Setaria italica L.） seeds at germination stage［J］. Scientia Agricultura Sinica， 2019， 52（22）： 3964-3975.

［19］ 賀小彥. 干旱脅迫下西藏野生大麥根毛生長調(diào)控基因HvEXPB7的分離、克隆和功能鑒定［D］. 杭州： 浙江大學， 2015.

HE Xiaoyan. Isolation， Cloning and Functional Identification of HVEPB 7， a Root Hair Growth Regulation Gene of Wild Barley in Tibet under Drought Stress［D］.Hangzhou： Zhejiang University， 2015.

［20］ 宋士偉， 焦德志， 陳旭， 等. 野大麥對干旱脅迫的生理響應與轉(zhuǎn)錄組分析［J］. 干旱區(qū)研究， 2019， 36（4）： 909-915.

SONG Shiwei， JIAO Dezhi， CHEN Xu， et al. Physiological response and transcriptome of Hordeum brevisubulatum to drought stress［J］. Arid Zone Research， 2019， 36（4）： 909-915.

［21］ 張學雷. 進化谷野生大麥耐旱基因型差異及其機理研究［D］. 杭州： 浙江大學， 2017.

ZHANG Xuelei. Genotypic difference of drought tolerance in wild barley in Evolutionary Valley and its mechanism［D］.Hangzhou： Zhejiang University， 2017.

［22］ Yoshimura K， Masuda A， Kuwano M， et al. Programmed proteome response for drought avoidance/tolerance in the root of a C（3） xerophyte （wild watermelon） under water deficits［J］. Plant amp; Cell Physiology， 2008， 49（2）： 226-241.

［23］ Gao C Q， Wang Y C， Liu G F， et al. Cloning of ten peroxidase （POD） genes from Tamarix hispida and characterization of their responses to abiotic stress［J］. Plant Molecular Biology Reporter， 2010， 28（1）： 77-89.

［24］ 張瑞杰， 王喆， 連卜穎， 等. 谷子ABC轉(zhuǎn)運蛋白基因與抗旱關(guān)系的研究［J］. 山西農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版）， 2018， 38（1）： 11-15.

ZHANG Ruijie， WANG Zhe， LIAN Bu Ying， et al. Study on the relationship between ABC transporter genes and drought tolerance in foxtail millet［J］. Journal of Shanxi Agricultural University （Natural Science Edition）， 2018， 38（1）： 11-15.

［25］ Kretzschmar T， Burla B， Lee Y， et al. Functions of ABC transporters in plants［J］. Essays in Biochemistry， 2011， 50（1）： 145-160.

［26］ Yang S J， Vanderbeld B， Wan J X， et al. Narrowing down the targets： towards successful genetic engineering of drought-tolerant crops［J］. Molecular Plant， 2010， 3（3）： 469-490.

［27］ Schweighofer A， Hirt H， Meskiene I. Plant PP2C phosphatases： emerging functions in stress signaling［J］. Trends in Plant Science，" 2004， 9（5）： 236-243.

［28］ Zhang X， Lu S C， Jiang C H， et al. RcLEA，a late embryogenesis abundant protein gene isolated from Rosa chinensis，confers tolerance to Escherichia coli and Arabidopsis thaliana and stabilizes enzyme activity under diverse stresses ［J］. Plant Molecular Biology， 2014， 85（4）： 333-347.

RNA-seq-based mining and analysis of drought-related

genes in barley seedlings

JU Le1，2， QI Juncang1， NIU Yinting2， SHI Peichun1， SONG Ruijiao1， SONG Lingyu1，YIN Zhigang2， CHEN Peiyu2， QIANG Xuelan3

（1." College of Agriculture， Shihezi University， Shihezi Xinjiang 832003， China; 2. Academy of Agricultural Sciences， Nanyang City， Nanyan Henan 473000， China;3. Bureau of Agriculture and Rural Development， Wancheng District， Nanyang Henan 473000， China）

Abstract：【Objective】 To excavate the genes related to drought resistance in the hope of providing theoretical support for analyzing the molecular drought resistance mechanism of barley and guiding the drought resistance breeding of barley.

【Methods】 Taking New beer No.6 as the test material， we applied transcriptome sequencing RNA-seq technology to sequence the inverted bilobed leaves of barley seedlings before and after drought stress， and real-time fluorescence quantitative RT-PCR was used to verify the functional genes.

【Results】 （1） In this study， 3835 differentially expressed genes were detected in the inverted bilobed of New beer 6 before and after drought stress by using RNA-seq， mainly genes encoded by ABC transporter proteins， ribosomal proteins， transcription factors， dehydrins， peroxidases， protein phosphatases， etc.The results showed that DEG was mainly enriched in starch and sucrose metabolism， transporter proteins， plant hormone signaling transduction， and protein phosphatases.（2） By KEGG metabolic pathway enrichment analysis， DEGs were mainly enriched in starch and sucrose metabolism， transporter proteins， phytohormone signaling， chaperones and folding catalysts， aminosugar and ribosugar metabolism， phenylalanine metabolism， taurine and hyposulphite metabolism， peroxisomes and other pathways.

【Conclusion】" Significant differences are shown in gene expression before and after drought stress in barley.The results of this study have laid the foundation for the excavation of key drought-resistant genes and for further analysis of drought-resistant mechanisms in barley（1592 up-regulated genes and 2243 down-regulated genes） .

Key words：barley; drought stress; transcriptome; gene mining

Fund projects：The Earmarked Fund for Modern Agro-industry Technology Research System （CARS-05-19B）; National Natural Science Foundation of China（32360456）

Correspondence author： QI Juncang （ 1971-）， male， from Baoji， Shaanxi， professor， doctoral supervisor，research direction： Genetic breeding and cultivation techniques of barley， （E-mail） shzqjc@ qq.com