尾叶桉响应水肥单、双因素胁迫的差异表达基因分析

作者：黄杰; 杨会肖; 廖焕琴; 张卫华; 徐放; 潘文; 杨晓慧

来源：华南农业大学学报, 2020, 41(05): 73-81.

DOI：10.7671/j.issn.1001-411X.202002002

• 尾叶桉
• 水肥双因素胁迫
• 单因素胁迫
• 转录组
• 差异表达基因
• qRT-PCR

【目的】比较尾叶桉Eucalyptus urophylla对水肥单、双因素胁迫的分子响应机制,为桉树抗逆育种提供思路和分子基础。【方法】以无性系ZQUA44为试验材料,设3个水肥胁迫处理和1个对照(CK)。水肥双因素胁迫:20%～40%田间持水量,基肥[钙镁磷肥(CMPF) 250 g];水分单因素胁迫:20%～40%田间持水量,基肥(CMPF250 g+复合肥150 g);养分单因素胁迫:60%～80%田间持水量,基肥(CMPF 250 g);CK:60%～80%田间持水量,基肥(CMPF 250 g+复合肥150 g)。水分单因素胁迫和对照在种植2个月后施尿素100 g,8月份施复合肥150 g,第2年春天施复合肥100 g。对受胁迫处理的尾叶桉进行生长指标测定,并取叶片进行转录组测序,对测序结果进行拼接,利用生物信息学手段获得差异表达基因,对差异基因进行GO功能注释和KEGG通路分析。最后随机选择4个具有不同表达模式的差异表达基因进行qRT-PCR,验证转录组测序数据的可信度。【结果】3种胁迫处理均在一定程度上抑制尾叶桉的生长发育,胁迫处理下尾叶桉各项生长指标多显著低于对照。水肥双因素胁迫、水分单因素胁迫和养分单因素胁迫处理共得到5 547个差异表达基因,分别有2 585、1 472和1 490个差异表达基因,各有1 195、222和665个基因表达上调和1 390、1 250和825个基因表达下调;3种胁迫处理分别获得155、75和108个基因编码转录因子。水肥单、双因素处理的差异表达基因均显著富集在苯丙烷的生物合成路径中。qRT-PCR结果与转录组测序结果基本一致,说明测序结果可信。【结论】尾叶桉在3种胁迫处理下的转录变化具有明显的普遍性和特异性,综合胁迫对植物生长的影响比单独胁迫的影响更大,不同胁迫条件下植物可能具有不同的响应方式。

• 单位
  广东省林业科学研究院