油莎豆耐盐性评估及盐胁迫下幼苗根系转录组学分析

摘要

油莎豆是一种综合利用价值高的新型经济作物,抗逆性极强,具有在盐渍化土壤上种植发展的潜力。为明确其耐盐特性,本研究设置5个NaCl浓度(0、0.3%、0.6%、0.9%和1.2%),分析了NaCl胁迫对油莎豆茎豆萌发和幼苗生长过程中形态和生理指标的影响。结果表明,在0.3%和0.6%NaCl胁迫下,茎豆发芽率、幼苗根长和苗高受影响程度较小;根系中膜受损程度指标物丙二醛(MDA)和氧化胁迫物过氧化氢(H2O2)的含量增加不显著,而渗透调节物甜菜碱(GB)、脯氨酸(Pro)的含量和抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性显著提高,整体上受到的盐胁迫伤害较小。而在0.9%和1.2%NaCl胁迫下,盐胁迫伤害十分明显,茎豆萌发和幼苗生长受到严重的抑制。为进一步鉴定油莎豆耐盐相关基因,利用RNA-seq技术检测了0、0.3%和0.6%NaCl胁迫下油莎豆根系的基因表达情况。通过基因差异表达分析、加权基因共表达网络分析(WGCNA)以及GO富集分析发现,24个主要与氧化还原、跨膜转运、几丁质水解相关的GOterms显著富集,涉及了15个显著上调表达基因。其中,DN23985_c0_g1、DN2960_c0_g1、DN8384_c1_g1分别编码玉米黄质环氧酶、L-抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽转移酶,具有抗氧化作用,参与抗氧化调节;DN21785_c1_g1和DN6596_c0_g1二者均编码氨基酸转运蛋白,可能通过积累氨基酸类小分子(如Pro)而增强渗透调节;DN14393_c0_g1编码几丁质酶,能够水解几丁质而促进植物应对胁迫响应。本研究明确了油莎豆在0.6%及以下浓度NaCl胁迫时具有较好的耐盐性,并进一步筛选出耐盐相关基因,为油莎豆在盐渍化土壤的种植和耐盐品种的培育提供了重要的参考。