应用RNA重测序分析低硫条件下大豆基因表达谱

摘要

大豆是重要的粮油兼用作物,其硫利用的研究不足。本研究评价了云梦六月花叶和沁阳大豆对低硫的耐性,以这2个品种为材料,利用RNA重测序技术分析了对照(+S)和缺硫(-S)水平下根和叶中的表达谱。结果表明,云梦六月花叶对低硫表现为耐性,沁阳大豆对低硫表现为敏感。表达谱分析在云梦六月花叶和沁阳大豆的叶中分别鉴定到9064个和9795个低硫响应的差异表达基因,根中分别鉴定到3185个和5006个差异表达基因。KEGG富集分析发现,2个材料叶中有9个共有途径,仅植物MAPK信号途径富集更多的上调表达基因。2个材料根中有18个共有途径,其中9个途径在2个材料的中对低硫的响应一致,4个途径包含更多的上调表达基因,5个途径包含更多的下调表达基因。在其余9个途径中,云梦六月花叶包含更多的上调表达基因。大豆硫酸根转运蛋白基因对硫酸根的吸收和转运非常重要,在表达谱中鉴定到27个硫酸根转运蛋白基因,分属4个亚组,亚组1、2、4的基因多受低硫诱导,亚组3的基因对低硫的响应较为复杂。基于富集分析结果,本研究从植物MAPK信号途径中克隆了一个受低硫诱导的基因GmEIL1,通过转化大豆毛状根证明该基因参与大豆硫利用的调控。本研究结果为深入探索大豆硫利用效率的遗传机理奠定了基础,为大豆耐低硫育种提供了候选基因。