不同耐旱性肥披堿草干旱脅迫下生理響應(yīng)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析

摘要：肥披堿草（Elymus excelsus Turcz.）是禾本科披堿草屬多年生草本植物，具有生長茂盛、葉片寬厚、營養(yǎng)價(jià)值高和適口性好等特點(diǎn)，是一種優(yōu)質(zhì)牧草。為探討肥披堿草的耐旱性，本研究以前期從東北8個(gè)野生資源中篩選的耐旱型和干旱敏感型肥披堿草為試驗(yàn)材料，采用20%PEG-6000模擬干旱脅迫對幼苗（5周齡）處理0（對照），3，7和14 d，觀察植株表型、測定滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、活性氧代謝和抗氧化酶活性等生理指標(biāo)的變化，并進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，以探究肥披堿草在干旱脅迫下的生理響應(yīng)及內(nèi)在調(diào)控機(jī)制。結(jié)果表明：干旱脅迫下，與干旱敏感型相比，耐旱型肥披堿草的脯氨酸（Pro）、超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）、可溶性糖（SS）含量均顯著升高（Plt;0.05），其中在脅迫14 d時(shí)脯氨酸含量和可溶性糖含量達(dá)到最高，比干旱敏感型分別提高20.39%和19.11%。轉(zhuǎn)錄組分析表明，耐旱型和干旱敏感型差異表達(dá)基因分別為3463個(gè)和2651個(gè)，其中有795個(gè)共同調(diào)控基因，上調(diào)633個(gè)，下調(diào)159個(gè)。耐旱差異表達(dá)基因主要富集在抗氧化活性、轉(zhuǎn)移酶活性、精氨酸和脯氨酸代謝等途徑中，其中proB、rocF和ALDH基因可能參與肥披堿草抵御干旱脅迫過程。本研究為進(jìn)一步挖掘肥披堿草響應(yīng)干旱脅迫的候選基因和耐旱育種提供了理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：干旱脅迫；肥披堿草；轉(zhuǎn)錄組測序；生理響應(yīng)；差異表達(dá)基因

中圖分類號：Q756""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A""""" 文章編號：1007-0435（2024）09-2718-10

doi：10.11733/j.issn.1007-0435.2024.09.005

收稿日期：2024-01-18；修回日期：2024-03-15

基金項(xiàng)目：草優(yōu)異新種質(zhì)創(chuàng)制與利用（2023YFD1200304）資助

作者簡介：

高志強(qiáng)（1999-），男，漢族，內(nèi)蒙古多倫縣人，碩士研究生，主要從事分子植物育種研究，E-mail：gaozhiqiang202108@163.com;*通信作者Author for correspondence，E-mail：cgw603@163.com

引用格式：

高志強(qiáng)， 烏漢夫， 徐" 文，等.不同耐旱性肥披堿草干旱脅迫下生理響應(yīng)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析［J］.草地學(xué)報(bào)，2024，32（9）：2718-2727

GAO Zhi-qiang， WU Han-fu， XU Wen，et al.Physiological Responses and Transcriptomic Analysis of Elymus excelsus Turcz. with Different Drought Tolerances under Drought Stresses［J］.Acta Agrestia Sinica，2024，32（9）：2718-2727

Physiological Responses and Transcriptomic Analysis of Elymus excelsus Turcz.

with Different Drought Tolerances under Drought Stresses

GAO Zhi-qiang， WU Han-fu， XU Wen， YUAN Yu-ying， LI Bing， TULUHONG Mu-zhapaer，

CUI Guo-wen*

（College of Animal Science and Technology， Northeast Agricultural University， Harbin，Heilongjiang Province 150030， China）

Abstract：Elymus excelsus Turcz. is a perennial herbaceous plant of the genus Elymus of the Poaceae family. It exhibits traits of vigorous growth，broad foliage，high nutritional value，and favorable palatability，rendering it a superior quality pasture species. In order to explore the drought tolerance of Elymus excelsus，this study used drought resist and drought sensitive Elymus excelsus previously screened from 8 wild resources in Northeast China as test materials，and used 20% PEG-6000 to simulate drought stress. Seedlings （5 weeks old） were treated for 0 （control），3，7 and 14 days. Phenotypes changes were observed，changes in physiological indicators were measured，such as osmotic regulatory substances，reactive oxygen metabolism and antioxidant enzyme activity. And transcriptome sequencing was performed to explore the physiological response and internal regulatory mechanism of Elymus excelsus under drought stress. The results showed that，under drought stress，the drought-tolerant Elymus excelsus exhibited significantly increased contents of proline （Pro），superoxide dismutase （SOD），catalase （CAT），and soluble sugar （SS） compared to the drought-sensitive type （P lt; 0.05）. Increased，among which the proline content and soluble sugar content reached the highest on the 14th day of stress，increasing by 20.39% and 19.11% respectively compared with the drought sensitive type. Transcriptome analysis showed that there were 3 463 and 2 651 differentially expressed genes of drought resist and drought sensitive response genes respectively，of which 795 were co-regulated genes，633 were up-regulated and 159 were down-regulated. Drought-tolerant differentially expressed genes are mainly concentrated in pathways such as antioxidant activity，transferase activity，and arginine and proline metabolism. Among them，proB，rocF，and ALDH genes may be involved in the process of Elymus excelsus resisting drought stress. The research results provide a theoretical basis for further exploration of candidate genes and drought resist breeding of Elymus excelsus.

Key words：Drought stress;Elymus excelsus;Transcriptome sequencing;Physiological response;Differentially expressed gene

在全球生態(tài)平衡遭受破壞和氣候異常的背景下，我國干旱地區(qū)面積逐年擴(kuò)大，2021年以后我國干旱地區(qū)在1.27億公頃的耕地面積中占50.33%［1］。干旱是影響植被生長的氣候?yàn)?zāi)害之一，嚴(yán)重限制植物的生長發(fā)育，進(jìn)而給農(nóng)業(yè)及生態(tài)環(huán)境帶來災(zāi)難性后果［2］，已成為我國牧草生長最普遍的限制因子［3］。因此，揭示牧草耐旱性特征，培育耐旱性強(qiáng)的優(yōu)良牧草，對草地生產(chǎn)力提高和人工草地建植具有重要意義。

肥披堿草（Elymus excelsus Turcz.）是禾本科披堿草屬（Elymus L.）多年生的叢生型草本植物，主要分布在東北、華北、西北地區(qū)的草原和森林平原等地［4］，具有耐旱、耐寒、春季返青早、葉量較豐富、分蘗拔節(jié)持續(xù)時(shí)間長和生長前期草質(zhì)較好等優(yōu)點(diǎn)，為各種家畜所喜食，是一種優(yōu)質(zhì)牧草，也是干旱半干旱地區(qū)很有栽培前景的草種［5］。但現(xiàn)階段對披堿草屬的研究多集中在老芒麥（Elymus sibiricus）、垂穗披堿草（Elymus nutans）、短芒披堿草（Elymus breviaristatus）等牧草的抗性研究［6-8］和生產(chǎn)性能研究［9-12］方面，而對肥披堿草的耐旱性及其響應(yīng)機(jī)制研究較少，嚴(yán)重限制其在干旱半干旱地區(qū)的推廣應(yīng)用。目前，關(guān)于肥披堿草轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析的研究鮮有報(bào)道。轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)種質(zhì)資源和育種材料基因型的快速精準(zhǔn)鑒定，實(shí)現(xiàn)對重要農(nóng)藝性狀關(guān)鍵調(diào)控基因的快速鑒定與挖掘［13］。這有助于了解植物適應(yīng)逆境脅迫的機(jī)制，從而發(fā)現(xiàn)植物逆境脅迫相關(guān)基因。

本文以前期實(shí)驗(yàn)篩選東北8個(gè)野生資源得到的耐旱型（E6）和干旱敏感型（E7）肥披堿草品種為試驗(yàn)材料，通過比較其在干旱脅迫條件下表型特征、活性氧積累、抗氧化酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的變化，結(jié)合轉(zhuǎn)錄組分析，進(jìn)而揭示肥披堿草在幼苗期的耐旱機(jī)制，為我國肥披堿草耐旱品種選育提供理論依據(jù)和基因資源。

1" 材料與方法

1.1" 試驗(yàn)材料與處理

基于前期對東北地區(qū)8個(gè)野生肥披堿草（Elymus excelsus Turcz.）種質(zhì)資源的耐旱性篩選，本研究選取耐旱型（E6）和干旱敏感型（E7）2種肥披堿草作為試驗(yàn)材料（表1）。種子由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)牧草種質(zhì)資源與育種省級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供，用2%次氯酸鈉溶液消毒10 min，用蒸餾水沖洗5～6次。試驗(yàn)在溫室中進(jìn)行，將飽滿種子播撒在裝有等量蛭石花盆（高10 cm，直徑12 cm）內(nèi)，光周期為16 h/8 h，溫度為20℃～25℃，每2 d澆灌等量1/5 Hoagland營養(yǎng)液［14］。當(dāng)幼苗生長5周時(shí)，使用20%濃度PEG-6000模擬干旱脅迫，并設(shè)置4個(gè)時(shí)間梯度（0 d，3 d，7 d和14 d）進(jìn)行觀察，每個(gè)處理重復(fù)3盆，作3次生物學(xué)重復(fù)。分別采集脅迫不同時(shí)間點(diǎn)的植株地上部分，液氮速凍后貯存于-80℃冰箱內(nèi)以備后續(xù)試驗(yàn)。

1.2" 生理指標(biāo)測定方法

植株的高度用直尺測量，每個(gè)處理測量30株。將植物地上部分置于烘箱105℃殺青30 min，60℃烘干至恒重，天平測量鮮重和干重。超氧化物歧化酶（SOD）含量用WTS-8法測定［15］，過氧化物酶（POD）含量用愈創(chuàng)木酚比色法測定［16］，過氧化氫酶（CAT）含量用鉬酸銨比色法測定［17］，丙二醛（MDA）含量用硫代巴比妥酸法測定［18］，脯氨酸（Pro）含量用酸性茚三酮法測定［19］，可溶性糖（SS）含量用蒽酮比色法測定［20］，超氧陰離子（O-·2）含量用α-萘胺比色法測定［21］，過氧化氫（H2O2）含量用硫酸鈦比色法測定［22］。

1.3" 轉(zhuǎn)錄組測序

取肥披堿草葉片進(jìn)行無參轉(zhuǎn)錄組測序，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。提取處理7 d的肥披堿草RNA后，建立cDNA文庫，再利用Illumina高通量測序平臺進(jìn)行測序，無參轉(zhuǎn)錄組測序由北京諾禾致源生物科技有限公司完成。采用RSEM軟件得到每個(gè)基因上的readcount數(shù)目以分析基因的表達(dá)水平，使用DESeq2軟件篩選不同處理間的差異表達(dá)基因（Differentially Expressed Genes，DEGs），篩選條件設(shè)置為以|log2（FoldChange）| gt; 1的readcount數(shù)據(jù)且padj lt; 0.05。并在諾禾云平臺上進(jìn)行GO和KEGG功能注釋統(tǒng)計(jì)，選取Top20富集分析term進(jìn)行后續(xù)分析。實(shí)時(shí)熒光定量PCR差異基因引物序列見表2。在DEGs中隨機(jī)挑選10條基因以TUE2為內(nèi)參進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析。

1.4" 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，雙因素方差分析利用SPSS 22.0軟件，顯著性差異水平為Plt;0.05，數(shù)據(jù)繪圖采用Graph Prism 8.0.2 繪圖軟件。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 干旱脅迫下肥披堿草表型及生長變化

本試驗(yàn)設(shè)置不同干旱時(shí)間處理肥披堿草，分析植株的表型變化過程。由圖1A可知，耐旱型肥披堿草E6在干旱7 d時(shí)，表型狀態(tài)良好；在干旱14 d時(shí)，葉片發(fā)黃。然而干旱敏感型肥披堿草E7在干旱3 d后，葉片已枯黃卷曲，干旱7 d時(shí)，整株萎蔫；干旱14 d時(shí)，全株呈枯死狀。如圖1B可知，2種肥披堿草在干旱3～14 d內(nèi)，株高無顯著變化；與干旱敏感型E7相比，耐旱型E6的株高較大。隨著干旱脅迫時(shí)間延長，與對照（干旱0 d）相比，E6與E7的鮮重（圖1C）和干重（圖1D）都顯著降低（Plt;0.05）。在干旱脅迫14 d時(shí)，E6鮮重和干重的降幅分別為38.30%和54.73%，而E7鮮重和干重的降幅分別為65.98%和70.95%，與干旱敏感型E7相比，耐旱型E6的鮮重和干重降幅較小。由此可知干旱脅迫下，耐旱型E6的表型變化較小，而干旱敏感型E7則表現(xiàn)明顯萎蔫和生長受阻的狀態(tài)，說明E6比E7具有更強(qiáng)的抗旱性。

2.2" 干旱脅迫下肥披堿草生理指標(biāo)的變化

為探究干旱脅迫下2種肥披堿草表型變化的內(nèi)在機(jī)制，本研究進(jìn)一步測定其生理指標(biāo)的變化。如圖2所示，干旱脅迫使2種肥披堿草的H2O2含量（Plt;0.05）和O-·2含量（Plt;0.05）呈上升趨勢，SOD、CAT和POD酶活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，MDA含量（Plt;0.05）、SS含量（Plt;0.05）和Pro含量（Plt;0.05）均呈現(xiàn)上升趨勢。其中，干旱14 d時(shí)耐旱型E6的H2O2顯著低于干旱敏感型E7（Plt;0.05），而SOD和CAT酶活性則顯著高于E7（Plt;0.05），且耐旱型E6的Pro含量達(dá)752.55 nmol·g-1，比干旱敏感型（625.11 nmol·g-1）顯著提高了20.39%；SS含量則比干旱敏感型顯著提高了19.11%。

2.3" 干旱脅迫下肥披堿草轉(zhuǎn)錄組分析

2.3.1" 測序數(shù)據(jù)質(zhì)量分析" 為了深入探究肥披堿草在干旱脅迫下分子調(diào)控機(jī)制的差異，本研究對2種不同耐旱性的肥披堿草種質(zhì)資源進(jìn)行無參轉(zhuǎn)錄組測序?？紤]到轉(zhuǎn)錄組測序需要新鮮組織，并且干旱敏感型肥披堿草在干旱14 d時(shí)已呈枯死狀，故選擇對照（0 d）和干旱7 d的肥披堿草進(jìn)行后續(xù)測序分析。對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選后的堿基識別準(zhǔn)確率在99%以上的堿基（Q20）在97.65% ～ 98.04%之間，堿基識別準(zhǔn)確率在99.9%以上的堿基（Q30）在93.80%～94.65%，GC （%）均在理論值50%左右，隨后進(jìn)行轉(zhuǎn)錄本拼接和基因功能注釋（表3，表4）。本研究測序建庫結(jié)果較為理想，為后續(xù)深入分析提供了有力支持。

2.3.2" 差異表達(dá)基因數(shù)量統(tǒng)計(jì)" 采用DESeq2軟件進(jìn)一步篩選比較了2種肥披堿草之間的差異表達(dá)基因（DEGs）。耐旱肥披堿草（E6-7 vs E6-0）在干旱脅迫下共有2 346個(gè)DEGs上調(diào)、1 117個(gè)DEGs下調(diào)（圖3A）；而干旱敏感型肥披堿草（E7-7 vs E7-0）在干旱脅迫下僅檢測到1797個(gè)DEGs上調(diào)、854個(gè)DEGs下調(diào)（圖3B），干旱脅迫下差異表達(dá)基因耐旱型顯著多于干旱敏感型。差異基因韋恩圖結(jié)果表明，在E6-7 vs E6-0組中檢測到2 346個(gè)DEGs上調(diào)、1 117個(gè)DEGs下調(diào)，；在E7-7 vs E7-0組中檢測到1 797個(gè)DEGs上調(diào)、854個(gè)DEGs下調(diào)；在E7-7 vs E6-7組中檢測到4817個(gè)DEGs上調(diào)、4377個(gè)DEGs下調(diào)。在E6-7 vs E6-0、E7-7 vs E7-0組中檢測到795個(gè)DEGs，其中633個(gè)DEGs上調(diào)、159個(gè)DEGs下調(diào)。在E6-7 vs E6-0、E7-7 vs E7-0、E7-7 vs E6-7組中檢測到37個(gè)DEGs，其中32個(gè)DEGs上調(diào)、5個(gè)DEGs下調(diào)（圖4）。

2.3.3" 差異表達(dá)基因GO富集分析" 對干旱脅迫下不同肥披堿草的差異表達(dá)基因進(jìn)行GO富集分析，發(fā)現(xiàn)耐旱型和干旱敏感型在遭受干旱逆境和對照條件下的生物過程（BP）和分子功能（MF）方面存在較大差異（圖5）。在生物過程方面，耐旱型差異表達(dá)基因主要富集在蛋白質(zhì)加工過程和碳水化合物代謝過程途徑（圖5A）。而干旱敏感型差異表達(dá)基因主要富集在跨膜運(yùn)輸過程和膜質(zhì)代謝過程途徑（圖5B）。耐旱型和干旱敏感型的差異表達(dá)基因均富集在蛋白質(zhì)磷酸化、DNA整合和磷酸化過程等途徑（圖5C）。在分子功能方面，耐旱型差異表達(dá)基因主要富集在氧化還原酶活性、催化活性、作用于蛋白質(zhì)的催化活性、抗氧化活性、轉(zhuǎn)移酶活性途徑（圖5A）。而干旱敏感型差異表達(dá)基因主要富集在氧化還原酶活性、催化活性、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性途徑（圖5B）。耐旱型和干旱敏感型的差異表達(dá)基因均富集在蛋白激酶活性、ADP綁定、磷酸轉(zhuǎn)移酶活性和腺苷酸核糖核苷酸結(jié)合等途徑（圖5C）。

2.3.4" 差異表達(dá)基因的KEGG富集分析" 通過差異表達(dá)基因KEGG分析，發(fā)現(xiàn)耐旱型和干旱敏感型在對照和干旱脅迫條件下生理代謝途徑差異表達(dá)基因數(shù)量差異大（圖6）。在耐旱型中，干旱脅迫下顯著富集了MAPK信號通路、谷胱甘肽代謝、卟啉和葉綠素代謝以及精氨酸和脯氨酸代謝等途徑，另外耐旱型在二萜生物合成、氰基氨基酸代謝、抗壞血酸和丙二酸代謝等通路均有富集（圖6A）。而干旱敏感型主要集中在一些次生代謝物途徑如亞油酸代謝、次生代謝物的生物合成等通路（圖6B）。耐旱型和干旱敏感型的差異表達(dá)基因在苯丙素生物合成、植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等通路中均有富集（圖6C）。這表明干旱脅迫下，谷胱甘肽代謝和精氨酸和脯氨酸代謝等可能增加植物抗氧化和滲透調(diào)節(jié)能力，也可能是耐旱型肥披堿草具有較強(qiáng)耐旱調(diào)節(jié)適應(yīng)的重要原因。其中，根據(jù)readcount數(shù)目進(jìn)行篩選后發(fā)現(xiàn)，5-谷氨酸激酶（proB）、精氨酸酶（rocF）和NAD（H）-谷氨酸脫氫酶（ALDH）在耐旱型E6中差異倍數(shù)較大，而在干旱敏感型E7中差異倍數(shù)較小。這表明proB，rocF和ALDH可能是耐旱型肥披堿草響應(yīng)干旱脅迫的關(guān)鍵調(diào)控基因。

2.3.5" 差異基因熒光定量PCR驗(yàn)證" 為了驗(yàn)證轉(zhuǎn)錄組結(jié)果的準(zhǔn)確性，隨即選取10個(gè)差異基因進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR（qRT-PCR）檢測。qRT-PCR檢測到的基因表達(dá)水平與測序數(shù)據(jù)（RNA-seq）的整體差異趨勢基本一致，這表明轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確可靠的（圖7）。

3" 討論

干旱脅迫下，植物通過形態(tài)、生理和基因表達(dá)等方面的多種調(diào)節(jié)反映來適應(yīng)脅迫［23］。株高是反映植株生長發(fā)育的重要指標(biāo)［24］，鮮重和干重可以反映植物的生長速率。于思敏等［25］發(fā)現(xiàn)干旱脅迫使植株的新陳代謝過程受到水分限制減緩，阻礙植株的生長發(fā)育。本研究觀察到耐旱型肥披堿草的表型變化較小，保持較好的生長狀態(tài)，而干旱敏感型則出現(xiàn)明顯萎蔫和生長受阻的現(xiàn)象。這說明不同肥披堿草之間存在生理功能和代謝過程的差異。

植物受到干旱脅迫時(shí)，體內(nèi)首先產(chǎn)生大量O-·2和H2O2等活性氧，導(dǎo)致膜脂過氧化加劇。隨后，植物收到干旱信號時(shí)，其快速啟動(dòng)活性氧清除系統(tǒng)包括SOD、POD和CAT，從而降低活性氧含量［26］。楊偉等［27］發(fā)現(xiàn)，在干旱條件下，耐旱性強(qiáng)的老芒麥材料活性氧積累較少和膜脂過氧化程度較低，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化防御能力。本文對肥披堿草活性氧物質(zhì)和抗氧化酶活性等指標(biāo)測定發(fā)現(xiàn)，耐旱型E6比干旱敏感型E7表現(xiàn)出較低的活性氧含量和較高的抗氧化物活性，與周潔儀等［28］的研究相一致。這說明干旱脅迫下耐旱型肥披堿草細(xì)胞內(nèi)的活性氧清除系統(tǒng)反應(yīng)更快速，能夠及時(shí)清除植物體內(nèi)的活性氧有害物質(zhì)以提高植物的抗旱性。同時(shí)富集分析發(fā)現(xiàn)，耐旱型肥披堿草的分子功能差異顯著作用于抗氧化活性和轉(zhuǎn)移酶活性。結(jié)合H2O2含量、O-·2含量及相關(guān)抗氧化酶活性等生理指標(biāo)，我們推測肥披堿草通過調(diào)控氧化—抗氧化途徑響應(yīng)干旱脅迫。

滲透調(diào)節(jié)是植物響應(yīng)干旱脅迫的一種重要機(jī)制，植物通過增加Pro和SS含量，提高溶質(zhì)濃度、降低滲透勢以抵御逆境脅迫［29］。呂玉茹等［30］發(fā)現(xiàn)干旱脅迫下Pro含量在披堿草體內(nèi)明顯增加，這有助于保持細(xì)胞或組織的持水能力，從而保證一定時(shí)間段下植物細(xì)胞生理過程的正常進(jìn)行。本研究結(jié)果與前人［31］一致。轉(zhuǎn)錄分析發(fā)現(xiàn)脯氨酸代謝途徑參與了植物逆境脅迫響應(yīng)過程。Zhang等［32］也推測脯氨酸分解代謝過程、精氨酸和脯氨酸代謝中富集的大量基因在植物抗旱性中發(fā)揮重要作用。同時(shí)，可溶性糖的重要組成之一是蔗糖，謝芳等［33］發(fā)現(xiàn)淀粉與蔗糖代謝也是植物響應(yīng)干旱脅迫的重要富集途徑。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫后，耐旱材料的Pro和SS增量大于敏旱材料，且葉片萎蔫程度較輕。這可能因?yàn)镻ro積累促進(jìn)光合作用和蛋白質(zhì)合成等代謝過程，調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透平衡，提高植物的耐旱性。Liu等［34］研究發(fā)現(xiàn)，bHLH122在擬南芥的干旱和滲透脅迫抗性中起重要作用，它調(diào)節(jié)參與非生物脅迫耐受的基因表達(dá)。Wang等［35］研究中發(fā)現(xiàn)大多數(shù)參與蔗糖和淀粉生物合成過程的基因在耐旱品種中顯著上調(diào)，表明更多的蔗糖和淀粉含量可能歸因于其對干旱脅迫的抗性。本研究GO和KEGG富集分析發(fā)現(xiàn)，基因顯著富集在精氨酸和脯氨酸代謝途徑等途徑，差異基因的表達(dá)模式與生理變化的趨勢一致，這說明Pro和SS等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)響應(yīng)了肥披堿草的干旱脅迫，植物響應(yīng)干旱脅迫可以通過復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和代謝網(wǎng)絡(luò)共同實(shí)現(xiàn)［36］。

4" 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)肥披堿草通過影響植物形態(tài)、減少活性氧產(chǎn)生、增加抗氧化酶活性并積累更多滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來緩解干旱脅迫對植株的傷害，其中耐旱型Pro和SS含量在脅迫14 d時(shí)比干旱敏感型顯著升高。在轉(zhuǎn)錄水平上，肥披堿草調(diào)控抗氧化活性、轉(zhuǎn)移酶活性、精氨酸和脯氨酸代謝等途徑中相關(guān)基因的表達(dá)，提高了肥披堿草幼苗對干旱脅迫的抗性。本研究豐富了肥披堿草轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)信息，為今后肥坡堿草的轉(zhuǎn)錄組測序、挖掘耐旱基因和選育品種提供了一定的理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯" 彭露茜）