基于轉(zhuǎn)錄組測序的藍(lán)果忍冬水分脅迫關(guān)鍵抗逆基因挖掘

摘 要：【目的】挖掘藍(lán)果忍冬水分脅迫下抗逆基因，為研究其分子調(diào)控機(jī)制和分子育種等提供參考?！痉椒ā恳? 年生藍(lán)果忍冬扦插苗為試驗(yàn)材料，以植株正常生長土壤相對含水量（45%±5%）為對照（CK），設(shè)置輕度干旱（Ds）、重度干旱（Dh）、輕度水淹（Fs）、中度水淹（Fm）和重度水淹（Fh）5 個(gè)脅迫處理，進(jìn)行為期42 d的控水試驗(yàn)。第28 d 隨機(jī)取葉片樣品，篩選與水分脅迫相關(guān)的差異基因，采用RNA-seq 技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，分析其關(guān)鍵代謝通路，挖掘抗逆基因。第42 d 對各組的表型指標(biāo)進(jìn)行觀測。【結(jié)果】Fs 和Fm 處理組植株地上部分和地下部分的生長狀況顯著好于Ds、Dh 和Fh 處理組。轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果表明：Fm、Fs、Fh、Ds 和Dh 與CK相比分別有5 996、614、4 287、2 628 和25 433 個(gè)差異基因，其中上調(diào)基因分別有2 990、315、1 657、814 和14 393 個(gè)；KEGG 富集分析發(fā)現(xiàn)，差異基因主要富集在苯丙烷生物合成和糖酵解/ 糖異生代謝通路中；各基因相對表達(dá)量均與CK 有顯著差異?！窘Y(jié)論】1）藍(lán)果忍冬耐澇能力高于耐旱能力，具有較強(qiáng)的抗?jié)承院鸵欢ǖ目购敌浴?）苯丙烷生物合成和糖酵解/ 糖異生為藍(lán)果忍冬抗旱、澇機(jī)制中關(guān)鍵代謝通路。3）LcPOD4、LcCCR1 和Lcch-FBP、LcG6P1E 等13 個(gè)差異基因在藍(lán)果忍冬抗旱、澇調(diào)控中發(fā)揮重要作用。

關(guān)鍵詞：藍(lán)果忍冬；水分脅迫；轉(zhuǎn)錄組；差異基因

中圖分類號(hào)：Q945.78；S663 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1003—8981（2025）01—0017—12

藍(lán)果忍冬Lonicera caerulea L. 又稱藍(lán)靛果，是忍冬科Caprifoliaceae 忍冬屬Lonicera 的落葉小灌木，主要分布于歐洲、北美洲和亞洲。在我國，藍(lán)果忍冬分布于東北、華北、西北及西南等地。其果實(shí)富含多種營養(yǎng)元素和抗氧化物質(zhì)，可以鮮食，也可以制作飲料、果干等，具有極高的營養(yǎng)保健價(jià)值，被稱為“第三代水果”[1-2]。而且，食用藍(lán)果忍冬果實(shí)還可以預(yù)防糖尿病、心血管疾病等多種疾病[3]，經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高。

干旱、水淹等逆性條件會(huì)對植物的生長造成嚴(yán)重影響，如生長發(fā)育、生理過程、基因的表達(dá)和分布等[4]。轉(zhuǎn)錄組測序（RNA-seq）能夠快速、全面對生物組織受水分脅迫前后的mRNA 進(jìn)行檢測，可從整體水平上反應(yīng)細(xì)胞或者組織中基因的表達(dá)情況及其調(diào)控規(guī)律[5]。轉(zhuǎn)錄組學(xué)已被廣泛應(yīng)用于植物抗逆研究。張佳琪等[6] 對大葉楊干旱和水淹脅迫的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)干旱和水淹脅迫下分別鑒定到3 986 和385 個(gè)差異基因，其中包括237 個(gè)差異基因同時(shí)響應(yīng)干旱和水淹脅迫；差異基因主要富集在生長素介導(dǎo)的信號(hào)通路、光合作用通路和葉綠素代謝等過程。在藍(lán)果忍冬研究中也已運(yùn)用了較多的轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)，孫燕等[7] 對藍(lán)果忍冬綠熟期和成熟期果實(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序分析，共檢測出果實(shí)2 個(gè)發(fā)育時(shí)期的差異基因3 247 個(gè)，包括上調(diào)基因1 642 個(gè)和下調(diào)基因1 605 個(gè)；差異基因主要富集在激素信號(hào)傳導(dǎo)、代謝和氨基酸生物合成等途徑上。本研究使用高通量測序平臺(tái)對不同水分脅迫下藍(lán)果忍冬葉片進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序分析，組裝建立轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫，分析調(diào)控響應(yīng)脅迫的關(guān)鍵通路，挖掘關(guān)鍵基因，為后續(xù)抗旱、抗?jié)撤肿诱{(diào)控機(jī)制和分子育種研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)場地

控水試驗(yàn)在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)位于黑龍江省哈爾濱市的園藝站苗圃教學(xué)基地（126°43′E，45°44′N）溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)期間保持室內(nèi)溫度26 ～ 30 ℃，空氣濕度60% ～ 70%。試驗(yàn)用苗木繁育基地位于黑龍江省佳木斯市樺南縣梨樹鄉(xiāng)（130°28′E，46°13′N），屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫3.6 ℃，年平均降水量523.4 mm，平均相對濕度68%，平均無霜期147 d，土壤為黑土。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)苗木為東北農(nóng)業(yè)大學(xué)培育的藍(lán)果忍冬品種‘蓓蕾’Lonicera caerulea ‘Beilei’1 年生扦插苗。扦插設(shè)施為塑料大棚，插穗為成株基部剪取的1 年生萌條，扦插基質(zhì)為珍珠巖，基礎(chǔ)土壤為本地原土。2023 年4 月20 日進(jìn)行硬枝扦插，6 月10 日開始通風(fēng)煉苗，6 月20 日去除棚膜使苗木在自然環(huán)境下生長。同年8 月8 日觀測苗木長勢良好，高度達(dá)到14 cm 以上。按照平均原則，挖取長勢一致（株高14 ～ 15 cm，地徑2.0 ～2.5 mm）的幼苗，并采用本地原土裝盆定植，然后轉(zhuǎn)移至位于哈爾濱的控水試驗(yàn)溫室內(nèi)。經(jīng)過14 d 緩苗后，篩選300 盆規(guī)格、長勢一致的苗木作為供試樣株。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣株處理

設(shè)計(jì)6 個(gè)控水處理組：正常生長[CK，土壤相對含水量（45%±5%）]、重度水淹[Fh，（水完全沒過土壤表面）]、中度水淹[Fm，土壤相對含水量（95±5%）]、輕度水淹[Fs，土壤相對含水量（70%±5%）]、輕度干旱[Ds，土壤相對含水量（30%±5%）] 和重度干旱[Dh，土壤相對含水量（5%±5%）]，每組50 株，共300 株。從2023年8 月23 日開始，連續(xù)開展為期42 d 的控水試驗(yàn)。每天17：00 稱量整盆質(zhì)量，調(diào)控水分含量。為便于確定觀測和采樣時(shí)間，將整個(gè)控水處理過程按天數(shù)平均劃分為3 個(gè)階段，分別為1 ～ 14 d（第1 階段）、15 ～ 28 d（第2 階段）、29 ～ 42 d（第3 階段）。因轉(zhuǎn)錄組測序需要新鮮樣品，Dh 和Fh處理組在第42 d 時(shí)已呈現(xiàn)枯死狀態(tài)，所以選在第2 階段結(jié)束時(shí)（即第28 d）分別隨機(jī)采集6 個(gè)處理組樣株的混合葉片，液氮速凍后保存于-80 ℃冰箱，待第42 d 時(shí)對6 組處理同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序。

1.3.2 表型指標(biāo)測定

第1 d 和第42 d 用卷尺測量所有樣株株高，用游標(biāo)卡尺測量地徑，計(jì)算株高和地徑的增量。在每個(gè)處理階段結(jié)束時(shí)（即第14 天、第28 天和第42 天）觀察植株生長特征，并拍照記錄。在第42 天時(shí)，分別將樣株整株拔出，小心抖去泥土，保持根須完整。從莖基處剪斷，稱量地上部分鮮質(zhì)量和莖、葉鮮質(zhì)量。輕輕洗凈根部，用濾紙吸干表水，再平鋪于干燥濾紙上10 min，稱量地下部分鮮質(zhì)量。之后，分別將每棵樣株的地上、地下部分放在105 ℃烘箱中殺青30 min，再以75 ℃烘干至恒定質(zhì)量，稱量各部分干質(zhì)量。

1.3.3 RNA 提取和文庫的構(gòu)建

使用TRIzol 試劑提取總RNA， 采用Nano-Drop 2000 分光光度計(jì)檢測RNA 純度和定量，并用Agilent 2100 生物分析儀評估RNA 完整性。然后使用VAHTS Universal V6 RNA-seq Library Prep試劑盒構(gòu)建轉(zhuǎn)錄組文庫。文庫質(zhì)量經(jīng)Agilent 2100生物分析儀質(zhì)檢合格后， 使用Illumina novaseq6000 測序平臺(tái)進(jìn)行測序，生成150 bp 的雙端序列。

1.3.4 轉(zhuǎn)錄組測序分析和差異基因分析

使用Trimmomatic 軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得干凈讀取序列（Clean Reads），將CleanReads 組裝成表達(dá)的序列標(biāo)簽簇，并用Trinity 軟件將生成高質(zhì)量的測序數(shù)據(jù)組裝成轉(zhuǎn)錄本。根據(jù)序列相似性以及長度，挑選高質(zhì)量、最長的通用基因數(shù)據(jù)（Unigene）用以進(jìn)行后續(xù)的分析。使用Diamond 軟件進(jìn)行對比， 取[e ＜（1e-5）] 的閾值進(jìn)行直系同源蛋白分組比對和真核生物蛋白相鄰類的聚簇相注釋（KOG），篩選出與Unigene序列相似性最高的蛋白，得到功能注釋信息。同時(shí)將Unigene 映射到京都基因與基因組百科全書（KEGG）進(jìn)行通路注釋。通過蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)（Swiss-prot） 與GO 術(shù)語的映射關(guān)系進(jìn)行分類。使用BowTie 2 軟件獲取每個(gè)樣本中比對到Unigene 上的Reads 數(shù)，同時(shí)使用Express 軟件來計(jì)算FPKM 值。使用DESeq2 軟件計(jì)算差異倍數(shù)，采用負(fù)二項(xiàng)分布進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（q ＜ 0.05，fold change ＞ 2），并利用Graphpad 軟件進(jìn)行主成分分析。使用R（v 3.2.0）軟件對差異基因進(jìn)行層次聚類分析，以展示基因在不同組和樣本中的表達(dá)模式?；诔瑤缀畏植迹偈褂肦（v 3.2.0）軟件分別對差異基因進(jìn)行基因本體（GO）富集和KEGG 通路富集分析。

1.3.5 RT-qPCR 分析

使用Primer 5.0 軟件設(shè)計(jì)引物。利用AgilentAriaMx 實(shí)時(shí)熒光定量PCR 儀對其進(jìn)行RT-qPCR分析，反應(yīng)程序?yàn)?4 ℃ 30 s、94 ℃ 5 s、52 ℃ 15 s、72 ℃ 10 s，共40 個(gè)循環(huán)。重復(fù)3 次。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分脅迫下藍(lán)果忍冬植株表型變化

在控水過程中對植株表型進(jìn)行跟蹤觀測（圖1、圖2），CK、Fm 和Fs 處理組植株地上部分在整個(gè)試驗(yàn)過程表型狀態(tài)良好。Ds 處理組在第2 階段時(shí)出現(xiàn)了葉萎蔫，在第3 階段時(shí)出現(xiàn)了葉片枯黃卷曲。Dh 和Fh 處理組在第1 階段時(shí)出現(xiàn)了葉片發(fā)黃萎蔫；在第2 階段時(shí)，Dh 處理組出現(xiàn)了葉片卷曲枯死脫落，F(xiàn)h 處理組出現(xiàn)葉尖和葉緣泛黃，葉片大量枯死脫落；在第3 階段時(shí)，Dh 處理組呈現(xiàn)全株枯死狀，F(xiàn)h 處理組僅在莖頂端有少數(shù)葉尖和葉緣泛黃的葉片，其余葉片全部枯死脫落。第42 天，在水分脅迫下Fs 和Fm 處理組與CK 藍(lán)果忍冬地下部分的根長，側(cè)根數(shù)和根生物量差別不明顯，但高于Dh、Ds 和Fh 處理組。

如表1 所示，水分脅迫對藍(lán)果忍冬幼苗株高增量和地徑增量具有顯著影響。CK 的株高和地徑增量最大，Dh 株高和地徑增量最小。株高增量Fm、Fs、Ds、Fh 和Dh 分別比CK 低4.87%、10.41%、26.10%、51.72% 和55.37%； 除Fm 和Fs外，其余組均與CK 之間差異顯著；Fm、Fs 和Ds間差異不顯著；Dh 和Fh 間差異不顯著，但與其他處理組間差異顯著。地徑增量Fm、Fs、Ds、Fh 和Dh 分別比CK 低0.73%、4.15%、36.72%、57.78%和74.17%；Fs、Fm 與CK 間差異不顯著；Fh 和Dh間差異不顯著；Ds 與其余各組間均差異顯著。

如表2 所示，CK 處理組葉的鮮、干質(zhì)量和植株的鮮、干總質(zhì)量均最大，F(xiàn)s 根的鮮質(zhì)量值最大，F(xiàn)m 莖的干、鮮質(zhì)量值最大。隨著水淹和干旱程度的增大，根、莖、葉和總質(zhì)量的鮮、干值整體呈下降趨勢。關(guān)于根的鮮質(zhì)量，CK 與Fm、Fs 差異不顯著，與其他組差異顯著；Dh 與Fh 間差異不顯著。關(guān)于根的干質(zhì)量，CK 與Fs 間差異不顯著，與其他組差異顯著；Dh、Fh 間差異不顯著。關(guān)于莖的鮮質(zhì)量，CK 與Dh 差異顯著，與其他組差異不顯著；關(guān)于莖的干質(zhì)量，CK 與Fh 差異顯著，與其他各組差異不顯著；Fm、Fs、Ds 和Dh 間差異不顯著。關(guān)于葉的鮮質(zhì)量，CK 與Ds、Dh 和Fh 差異顯著，與其他組差異不顯著。關(guān)于葉的干質(zhì)量，CK與Fh 差異顯著，與其他組差異不顯著。關(guān)于鮮質(zhì)量，CK 與Fm、Fs 差異不顯著，與其他組差異顯著；Ds 與其他各組均差異顯著；關(guān)于干質(zhì)量，CK 與Fs差異不顯著，與其他組差異顯著；Fm 和Fs 間差異不顯著；Dh、Fh 間差異顯著，也與其他組間差異顯著。

2.2 水分脅迫下藍(lán)果忍冬轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

由轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果可知（表3），鳥嘌呤和胞嘧啶（GC）含量在43.28% ～ 47.31%，質(zhì)量不小于30 的堿基比例（Q30）均值為94.77%，測序數(shù)據(jù)良好，可進(jìn)行后續(xù)分析。

使用Trinity 軟件對18 個(gè)樣品的有效Reads進(jìn)行拼接后得到Unigene 85 307 個(gè)（表4）。其中， ≥ 500 bp 的有53 005 個(gè)， 占比62.13%； ≥1 000 bp 的有30 636 個(gè)，占比35.91%?？傞L度為94 049 929 bp，平均長度為1 102 bp，最大長度為15 212 bp，最小長度為301 bp，N50 長度為1 788 bp。

2.3 水分脅迫下藍(lán)果忍冬轉(zhuǎn)錄組主成分分析

從圖3 可以發(fā)現(xiàn)，Ds 處理組中的1 個(gè)重復(fù)離其他2 個(gè)重復(fù)稍遠(yuǎn)，說明重復(fù)性較差；其余處理組3 次重復(fù)均聚集在一起，說明樣品重復(fù)性較好。Fs 和Fm 處理組相距較近，Ds 和Fh 處理組相距較近，Dh 處理組與其他處理組相距較遠(yuǎn)，所有處理組均與CK 處理組有一定的距離。說明在轉(zhuǎn)錄組層面，輕度水淹和中度水淹處理比較相近，輕度干旱和重度水淹處理比較相近，重度干旱與其他處理差異較大。此外，可以看出在分子應(yīng)答方面，干旱脅迫不同于水淹脅迫。

2.4 水分脅迫下藍(lán)果忍冬轉(zhuǎn)錄組基因注釋分析

從表5 可以看出，所獲得的轉(zhuǎn)錄本有42.38%（36 153 個(gè)）在GO中被標(biāo)注，有18.18%（15 513 個(gè)）在KEGG 中被標(biāo)注， 有38.53%（32 869 個(gè)） 在KOG 中被標(biāo)注。

GO 數(shù)據(jù)庫注釋的轉(zhuǎn)錄本主要分為生物過程、細(xì)胞成分和分子功能3 大類（圖4a），共分配到49 個(gè)功能群。轉(zhuǎn)錄本主要集中在細(xì)胞過程、代謝過程、細(xì)胞組分、細(xì)胞連接和催化活性等通路中。

KEGG 數(shù)據(jù)庫共注釋了20 條途徑（圖4b），主要集中在翻譯、碳水化合物代謝、折疊分選與降解、氨基酸代謝和能量代謝等途徑。

KOG 功能注釋轉(zhuǎn)錄本分布在25 條途徑中（圖4c），其中一般功能預(yù)測是最大通路，其次是翻譯后修飾、蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)、分子伴侶、翻譯、核糖體結(jié)構(gòu)和生物發(fā)生，以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制等通路。

2.5 水分脅迫下藍(lán)果忍冬基因差異表達(dá)分析

對各處理組與對照組之間的差異基因進(jìn)行篩選（圖5）。結(jié)果表明，在水淹脅迫下，F(xiàn)s 組與CK 組比較有差異基因614 個(gè)，其中上調(diào)基因315個(gè)，下調(diào)基因299 個(gè)；Fm 組與CK 組比較有差異基因5 996 個(gè)，其中上調(diào)基因2 990 個(gè)，下調(diào)基因3 006 個(gè)；Fh 組和CK 組比較有差異基因4 287 個(gè)，其中上調(diào)基因1 657 個(gè)，下調(diào)基因2 630 個(gè)。將不同的差異基因進(jìn)行歸類匯總，結(jié)果表明，與CK組比較，F(xiàn)m、Fs 和Fh 組特有的差異基因分別為4 229、106 和2 889 個(gè)，3 組共有的差異基因103 個(gè)。在干旱脅迫下，Ds 組與CK 組比較共有差異基因2 628 個(gè)，其中上調(diào)基因814 個(gè)，下調(diào)基因1 814 個(gè)；Dh 組與CK 組相比較有差異基因25 433 個(gè)，其中上調(diào)基因14 393 個(gè)，下調(diào)基因11 040。將不同的差異基因進(jìn)行歸類匯總，結(jié)果表明，與CK 組相比較，Dh 組特有的差異基因17 614 個(gè)，Ds 組特有的差異基因1 214 個(gè)，2 組共有的差異基因1 414 個(gè)。

2.6 水分脅迫下藍(lán)果忍冬差異基因表達(dá)KEGG 富集分析

通過對KEGG 代謝通路富集顯著性篩選，得出同一脅迫下共同的、最顯著的代謝通路。在水淹脅迫下苯丙烷生物合成和氮代謝被顯著富集；在干旱脅迫下糖酵解/ 糖異生、乙醛酸和二羧酸代謝被顯著富集（圖6）。篩選出最可能相關(guān)的苯丙烷生物合成差異基因，包括POD（過氧化物酶）、CCR（肉桂酰輔酶A 還原酶）、C4H（肉桂酸4- 羥化酶）、CSE（咖啡酰莽草酸酯酶）、UGT（UDP 糖基轉(zhuǎn)移酶）、SGT（東莨菪堿葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶）、BG（β-葡萄糖苷酶）和3GT（花青素3-O- 葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶）；糖酵解/ 糖異生差異基因，包括FBP（果糖-1，6-二磷酸酶）、G6P1E（葡萄糖-6- 磷酸-1- 差向異構(gòu)酶）和FBA（果糖- 二磷酸醛縮酶）。

2.7 水分脅迫下藍(lán)果忍冬差異基因RT-qPCR 分析

為了進(jìn)一步篩選水分脅迫下藍(lán)果忍冬抗逆調(diào)控的關(guān)鍵基因。根據(jù)差異基因表達(dá)KEGG 富集分析結(jié)果，以藍(lán)果忍冬Actin 為RT-qPCR 內(nèi)參基因，正向引物序列（Actin-F）為CGTCGTTTGTGACAATGG，反向引物序列（Actin-R）為GGTCCCACACATGACCC，確定了13 個(gè)與水分脅迫相關(guān)的基因，包括9 個(gè)苯丙烷生物合成中相關(guān)基因（1 ～ 9 號(hào)）和4 個(gè)糖酵解/ 糖異生相關(guān)基因（10 ～ 13 號(hào)），詳見表6。

對這些基因進(jìn)行RT-qPCR 相對表達(dá)量水平測定（圖7）。結(jié)果表明，在水淹脅迫下，與苯丙烷生物合成通路相關(guān)的9 個(gè)差異基因表達(dá)量隨著水淹程度的增加呈上升的變化趨勢，且在重度水淹處理下達(dá)到最大值，與CK 間差異顯著。在干旱條件下，與糖酵解/ 糖異生代謝通路相關(guān)的4 個(gè)差異基因在輕度干旱處理下表達(dá)量顯著上升且達(dá)到最大值，與CK 間差異顯著；在重度干旱處理下，其表達(dá)量顯著下降且低于CK 組表達(dá)量。這些差異基因均與對照組有顯著差異，說明這些差異基因在水分調(diào)控中發(fā)揮重要作用。

3 討 論

植物的生長發(fā)育是地上部分和地下部分形態(tài)功能相協(xié)調(diào)的結(jié)果，地上、地下部分形態(tài)的變化能反映出植物的生長狀態(tài)[8]。藍(lán)果忍冬植株在受到水分脅迫時(shí)，輕度水淹和中度水淹條件下地上和地下部分生長狀態(tài)與對照基本相同，這與陳艷清等[9] 關(guān)于柳葉白前的研究結(jié)果相似。說明植株能夠通過自身調(diào)節(jié)來抵抗輕度水淹帶來的損害，少量水分的增多對藍(lán)果忍冬的生長無明顯影響。輕度干旱與對照相比地上和地下部分生長狀態(tài)略差，重度水淹條件下生長狀態(tài)較差，重度干旱條件下基本呈枯死狀態(tài)，這與闞榮飛[10] 關(guān)于麻櫟的研究結(jié)果相似。說明藍(lán)果忍冬對水分脅迫的抵抗能力有一定的限度，超過一定的范圍，體內(nèi)的調(diào)節(jié)機(jī)制失衡不能正常生長，而且其抗?jié)衬芰?qiáng)于抗旱能力。

藍(lán)果忍冬在水分脅迫條件下表現(xiàn)出非常明顯的表型差異，應(yīng)從基因?qū)用孢M(jìn)行更深層次分析。而RNA-seq 技術(shù)可以為發(fā)掘水分脅迫下被誘導(dǎo)表達(dá)基因、探究其功能，分析響應(yīng)機(jī)制、應(yīng)答途徑等提供全面準(zhǔn)確的信息[11-12]。本研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)果忍冬受水分脅迫程度高的樣本比脅迫程度低的樣本差異基因表達(dá)量明顯增多，這表明水分脅迫影響了其體內(nèi)抗逆基因的表達(dá)，而且脅迫程度越強(qiáng)差異基因表達(dá)越多，以抵抗脅迫帶來的損害，這與王春妹等[13] 關(guān)于藜麥的研究結(jié)果相似。在水淹脅迫下樣品共有差異基因103 個(gè)，干旱脅迫下1 414 個(gè)，這些可能是藍(lán)果忍冬抵抗水分脅迫的關(guān)鍵基因，應(yīng)進(jìn)一步分析驗(yàn)證。在水淹環(huán)境下苯丙烷生物合成和氮代謝被顯著富集，在干旱環(huán)境下糖酵解/ 糖異生、乙醛酸和二羧酸代謝被顯著富集，這一試驗(yàn)結(jié)果與朱凡等[14]關(guān)于玉米的研究及魏鵬超[15] 關(guān)于沙蔥的研究結(jié)果相似，說明在這些通路上可能存在大量與藍(lán)果忍冬抗旱、澇相關(guān)的差異基因。

苯丙烷生物合成通路是植物體內(nèi)極為重要的次生代謝通路，與黃酮類和木質(zhì)素的合成緊密相連，而木質(zhì)素、黃酮類等能夠有效減緩細(xì)胞中活性氧的積累，廣泛參與植物對逆境脅迫的響應(yīng)[16-17]。本研究篩選的LcPOD4 和LcPOD47 基因催化木質(zhì)素單體的氧化聚合反應(yīng)，是木質(zhì)素合成的最后一步作用酶[18-19]；LcCCR1 基因是木質(zhì)素合成途徑中的關(guān)鍵限速酶，決定了木質(zhì)素單體的生成量和比例[20]；LcC4H1 基因通過調(diào)控肉桂酸-4- 羥化酶的形成量調(diào)節(jié)木質(zhì)素、黃酮類化合物合成[21]；LcCSE 基因調(diào)控咖啡酸的生成影響木質(zhì)素單體的合成方向和比例[22]；LcUGT 基因?qū)S酮類化合物進(jìn)行糖基化修飾，改變其化學(xué)性質(zhì)和活性[23]；LcSGT 基因?qū)S酮類化合物進(jìn)行糖基化，改變其化學(xué)性質(zhì)和生物活性[24]；而LcTaBG1 基因能水解細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存的一些寡糖，使葡萄糖得以釋放并參與纖維素、半纖維素和果膠的合成，促進(jìn)細(xì)胞壁的形成和質(zhì)量提高[25]；Lc3GT5 基因參與花色苷的糖基化修飾過程，增加花色苷的穩(wěn)定性[26]，提升植株抗逆性。糖異生是植物糖代謝的途徑，在植物抗逆方面發(fā)揮重要作用[27]。Lccy-FBP、Lcch-FBP、LcG6P1E 和LcFBA 基因催化糖異生反應(yīng)，積累糖類物質(zhì)，提高細(xì)胞的滲透壓，增強(qiáng)抗旱能力[28-29]。藍(lán)果忍冬的這13 個(gè)基因的表達(dá)受水分脅迫誘導(dǎo)、與對照組形成顯著差異，說明它們在抗逆調(diào)控方面具有重要作用。

4 結(jié) 論

藍(lán)果忍冬耐澇能力強(qiáng)于耐旱能力，具有較強(qiáng)的抗?jié)承院鸵欢ǖ目购敌浴Ｖ卸人?、輕度水淹、重度水淹、輕度干旱、重度干旱與對照組相比分別有5 996、614、4 287、2 628、25 433 個(gè)差異基因。苯丙烷生物合成和糖酵解/ 糖異生為藍(lán)果忍冬抗旱、澇機(jī)制中關(guān)鍵代謝通路?；騆cPOD4、LcPOD47、LcCCR1、LcC4H1、LcCSE、LcUGT、LcSGT、LcTaBG1、Lc3GT5、Lccy-FBP、Lcch-FBP、LcG6P1E 和LcFBA 在藍(lán)果忍冬抗旱、澇調(diào)控中發(fā)揮重要作用。本結(jié)果可為進(jìn)一步開展藍(lán)果忍冬抗旱、澇的分子調(diào)控機(jī)制和培育高抗新品種等研究提供參考。

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[ 本文編校：張雨朦]

基金項(xiàng)目：黑龍江省省屬科研院所科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（CZKYF2024-1-A014）。