高、低硝态氮营养条件下烟草根系基因表达谱及代谢途径的差异分析

摘要

为探索烟草根系对硝酸根信号的响应机制,以烤烟品种K326为材料在温室中(14 h光照,10 h黑暗,温度28℃,相对湿度65％～75％)进行烟苗培养及氮胁迫处理,并利用转录组测序方法研究了烤烟根系在高浓度(硝酸根浓度为5.0 mmol/L)与低浓度(硝酸根浓度为0.1 mmol/L)硝态氮营养条件下分别处理0、6、12和24 h的基因表达差异.KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)代谢途径分析表明,高氮和低氮营养条件下处理6 h时Sub-cluster亚群中一些差异表达基因表达量先上调而后又下降,这些基因主要集中在苯丙素生物合成,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等途径中.说明氨基酸、碳氮代谢途径是响应不同氮营养条件的重要代谢途径.而一些参与托品烷、哌啶和吡啶生物碱的生物合成,嘧啶和嘌呤代谢,果糖和甘露糖代谢,淀粉和蔗糖代谢等多条途径涉及的基因在低浓度氮营养胁迫下呈下降趋势,而在高浓度氮营养胁迫下差异表达基因表达量呈上升趋势,表明低浓度氮营养抑制了烤烟根部生物碱的合成以及能量代谢相关途径的代谢活动,而高浓度氮营养则表现为促进作用.