基于转录组和蛋白质组联合分析氮素运筹缓解春小麦高温早衰的机制
2024-04-09分类号:S512.12
【部门】宁夏大学农学院
【摘要】【目的】探究叶面喷施氮素缓解花后高温导致的春小麦(Triticum aestivum L.)早衰的分子机理。【方法】采用单因素对比试验,设春小麦花后高温前叶面喷氮(D20)和不喷氮(CK)2个处理,喷氮后在人工气候室中进行高温(35±2)℃处理,连续处理3 d,时间为9:00—17:00,高温结束后开始取样,测定高温处理后春小麦旗叶可溶性糖、淀粉含量及淀粉酶活性,并对春小麦旗叶进行转录组、蛋白组测序。【结果】高温处理后,D20处理春小麦旗叶的可溶性糖、直链和支链淀粉含量及淀粉酶活性均显著高于CK。转录组和蛋白质组联合分析表明,与CK相比,D20处理春小麦旗叶中共鉴定出3441个差异基因(Differential expressed genes,DEGs)和150个差异蛋白(Differential expressed proteins,DEPs),其中相关联的差异因子23个,包括13个基因上调和10个基因下调及8个蛋白质上调和15个蛋白质下调。在基因和蛋白水平上有16个因子表达一致,包括7个上调因子和9个下调因子。GO和KEGG富集发现,在基因和蛋白水平上,春小麦硫胺素代谢、蔗糖淀粉代谢和苯丙烷类生物合成均发生上调表达。春小麦的THI1和bglx基因上调表达,硫胺素含量、可溶性糖、香豆素和木质素含量增加,抗逆性增强。对表达趋势一致的春小麦旗叶基因和蛋白的差异基因进行实时定量PCR,结果与转录组分析一致,差异基因在两者中均表现为上调表达。【结论】春小麦花后高温处理前喷氮可调控硫胺素代谢、蔗糖淀粉代谢和苯丙烷类生物合成相关基因和蛋白的表达模式,从而缓解花后高温造成的早衰,提高春小麦产量。
【关键词】春小麦 叶面喷氮 花后高温 转录组 蛋白组
【基金】国家自然科学基金项目(31860352);; 宁夏粮食作物种质创制与生长调控科技创新团队(2022BSB03109)
【所属期刊栏目】西南农业学报
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