盐、碱胁迫下高丹草苗期生理特征及转录组学分析

作者：孔德真; 段震宇; 王刚; 张鑫^*; 席琳乔

来源：生物技术通报, 2023, 39(06): 199-207.

DOI：10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0758

• 高丹草
• 盐碱胁迫
• 转录组
• 生理特性

高丹草(Sorghum bicolor×S. sudanense hybrids)具有抗旱和耐盐碱特性，逐渐成为畜牧业重要的饲料作物，明确高丹草耐盐、耐碱分子调控机制对高丹草分子辅助育种具有重要意义。本文对高丹草种子进行不同浓度的NaCl和Na2CO3胁迫，统计不同浓度下发芽率变化；高丹草幼苗进行200 mmol/L的NaCl和Na2CO3胁迫处理，不同时间段对整株幼苗可溶性糖、脯氨酸(PRO)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和总超氧化物歧化酶(T-SOD)生理指标测定和转录组学表达分析。结果表明，相同浓度中性盐(NaCl)胁迫高丹草种子发芽率、根长均大于碱性盐(Na2CO3)胁迫。随着胁迫时间延长，POD和CAT在中性盐胁迫时表现出逐渐下降趋势，碱性盐胁迫时呈逐渐增加趋势；PRO、可溶性糖和T-SOD在中性盐胁迫表现出逐渐增大趋势，碱性盐胁迫时表现出逐渐减小趋势。转录组学分析发现，在中性盐胁迫6、12和24 h后，分别鉴定出241个、293个和149个DEG，碱性盐胁迫后，分别鉴定出664个、641个和728个DEG。GO和KEGG聚类分析显示，盐和碱胁迫处理下参与氧化还原酶合成、渗透胁迫、细胞膜组分、细胞氧化解毒等相关DEG在高丹草苗期生长过程中应对盐碱胁迫响应发挥关键性作用，DEG主要集中在激素信号转导、光合代谢、氧化还原、糖代谢、核酸修复、苯丙烷生物合成等过程与非生物胁迫或逆境相关。盐碱胁迫条件下，高丹草幼苗应对环境刺激通过激素信号转导和氧化还原酶解毒。糖代谢和还原酶合成转运在耐盐碱品种中起到了重要作用。

• 单位
  新疆农垦科学院; 塔里木大学; 新疆生产建设兵团