摘要

【目的】分析干旱胁迫下阿氏芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai)R60菌株对玉米耐旱性的影响,为抗旱性生物菌肥挖掘及玉米抗逆性提高提供理论参考。【方法】利用转录组测序技术,比较分析干旱胁迫下玉米根系接种阿氏芽孢杆菌R60菌株后的转录水平变化,以玉米根部注入灭菌的蒸馏水为对照,挖掘玉米的关键差异表达基因(DEGs),对其进行GO功能注释及KEGG信号通路富集分析。【结果】处理组和对照组共检测出1524个DEGs,与对照组相比,处理组有421个DEGs表达上调,有1103个DEGs表达下调。421个上调表达的DEGs共注释到26个GO条目上,包括13个生物学过程条目(细胞途径、代谢途径、刺激响应和生物调节等)、3个细胞成分条目(细胞结构体、细胞内和蛋白复合体)和10个分子功能条目(结合、催化活性和转录调控活性等)。表达下调程度排名前20的DEGs主要注释到5个生物学过程条目(细胞途径、生物调节和刺激响应等)、2个细胞成分条目(细胞结构体和细胞内)和4个分子功能条目(结合、转录调控活性等)。DEGs主要富集在RNA运输、m RNA通路、植物激素信号转导、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路及植物—病原互作等5条信号通路中。与对照组相比,处理组植物激素信号转导途径中,茉莉酸(JA)信号通路中的负调控茉莉酸ZIM结构域蛋白(JAZ)和下游的MYC2家族转录因子、赤霉素(GA)信号通路中的GA受体1(GID1)和负调控抑制蛋白(DELLA)、脱落酸(ABA)信号通路中的蛋白磷酸酶(PP2C)及乙烯信号通路中的乙烯受体转录因子1(ERF1)等编码基因表达下调;MAPK信号通路中,MAP激酶底物1(MKS1)和丝裂原活化蛋白激酶(MPK3、MKK9和MAPKKK18)等编码基因表达下调。此外,钙调节蛋白(CALM)和钙结合蛋白(CML)基因下调表达,而E3泛素连接酶(RHF、HOS1和BRE1)、磷酸核糖焦磷酸激酶(PRPS)和UDP葡萄糖醛酸酯4异构酶(GAE4)等编码基因表达上调。实时荧光定量PCR分析结果与转录组数据基本一致。【结论】阿氏芽孢杆菌R60促生菌可上调玉米植株根系中RHF、HOS1、BRE1、GAE4和PRPS等基因表达,但下调ERF1、DELLA和PP2C等基因表达,从而激活多个信号转导途径增强植株对干旱胁迫的耐受能力。

  • 单位
    贵州省农业科学院