干旱胁迫下桑树活性氧信号传导及转录组分析

摘要

对干旱胁迫处理后的桑树幼苗(‘湖桑32’和‘德果1号’)进行ROS信号组织定位和叶的转录组测序,旨在从细胞和分子角度探究干旱胁迫后ROS信号在桑树组织细胞中的分布规律及与之相关的代谢通路和基因调控表达变化。结果表明:在正常情况下桑叶组织细胞中会产生少量的O^(—·)_(2),而干旱胁迫处理后桑叶组织细胞中ROS积累增多,推测ROS作为一种动态信号分子,会向毗邻细胞或远端细胞进行信号转导,进而与多种信号组分共同完成系统响应表达以调控桑树的生长发育及抗逆性。转录组数据表明:重度干旱胁迫处理后‘湖桑32’有5677个差异表达基因显著多于‘德果1号’(5575),且差异显著基因(DEGs)主要富集在半乳糖代谢、淀粉和蔗糖代谢、果糖和甘露糖代谢、碳代谢等通路中,推测‘湖桑32’的抗旱性与渗透调节物质的合成有关。同时,挑选11个基因进行qRT-PCR验证,其中11个DEGs的表达趋势与对应的RNA-Seq数据一致。研究也发现调控MKK 4/5和WRKY22表达的相关基因LOC 21384958和LOC21396104,在弱抗旱桑‘德果1号’中分别上调表达0.72(P<0.05)和2.16(P<0.05),而相同的基因在强抗旱桑‘湖桑32’中未显著表达,推测‘德果1号’叶片枯黄或死亡的原因可能与ROS信号参与MKK4/5、MPK3/6和WRKY22级联途径有关。