小麦矮秆突变体jm22d响应赤霉素处理的转录组学分析

摘要

为拓宽小麦矮秆遗传资源,利用γ射线辐照济麦22获得了一个赤霉素不敏感型矮秆突变体jm22d.株高相关性状调查结果及茎秆细胞学试验显示,jm22d株高为53±1.8 cm,比野生型(WT)低约20 cm.jm22d整株茎秆共有4节,比WT少一节且各节间长度显著小于WT.与WT相比,jm22d茎秆细胞长度缩短.赤霉素含量测定发现,jm22d叶片中赤霉素含量高于WT,而茎秆中赤霉素含量低于WT(P＜0.01),因此,jm22d株高降低与赤霉素转运途径出现异常有关.为了深入研究jm22d对赤霉素的响应机理,对jm22d和WT幼苗进行赤霉素处理,分别收取处理0(D0)、1(D1)和3d(D3)的样品进行转录组学分析.结果 表明,与WT相比,在jm22d中共筛选到696个上调和1 067个下调的表达基因,其中62个和349个基因在3个时间点分别表现为上调和下调表达.叶绿素含量测定表明,jm22d中叶绿素含量随赤霉素处理时间的延长而降低,聚类分析结果表明,差异表达基因主要富集在光合作用-天线蛋白(photosynthesis-antenna proteins,ko00196)、卟啉和叶绿素代谢(porphyrin and chlorophyll metabolism,ko00860)、亚油酸新陈代谢(linoleic acid metabolism,ko00591)等通路,因此赤霉素处理对jm22d体内叶绿素含量的积累具有抑制作用.通过KEGG分析在植物激素信号转导途径中挖掘到5个差异表达基因(TraesCS2B01G582300、TraesCSB01G600800、TraesCS2B01G556600、TraesCS2B01G630000和TraesCS6B01 G439600)参与生长素、细胞分裂素等激素代谢途径,这些基因在jm22d中显著下调,这可能是jm22d矮化的重要原因.研究结果为矮秆突变体矮化机制的解析提供了重要参考.