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Plant|高NUE(T29)和低NUE(T13)基因型的转录组分析确定苎麻中氮胁迫的不同响应模式

Plant|NUET29)和低NUET13)基因型的转录组分析确定苎麻中氮胁迫的不同响应模式

2020619日,中国农业科学院韧皮纤维作物研究所的谭龙涛等在Plant上发表了题为“Transcriptome Analysis of High-NUE (T29) and Low-NUE (T13) Genotypes Identified Different Responsive Patterns Involved in Nitrogen Stress in Ramie (Boehmeria nivea (L.) Gaudich)”的研究文献,该文献用高NUET29)和低NUET13)基因型的转录组分析确了定苎麻中氮胁迫的不同响应模式。

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背景:苎麻茎中提取的纤维是最强的天然细纺织纤维之一,近年来,苎麻的已成为作物研究的一个热点。减少苎麻领域的人力和环境成本以及与氮损失和污染相关的风险至关重要。氮利用效率(NUE)对植物的生长和发育有重要影响。研究通过比较高NUE和低NUE苎麻之间的转录组全基因表达在氮缺乏和正常条件下的基因型,以鉴定有助于苎麻对氮缺乏的适应性的转录组表达模式。

 

结果:在缺氮胁迫下处理45天后,两种基因型均显示出茎和根生物量显着下降。因此,缺乏会抑制苎麻的生长,而与NUE的表现无关。

氮不足时苎麻基因型的植物生长性能

1. 氮不足时苎麻基因型的植物生长性能.NDN缺乏条件,NN:正常N条件.

 

对高NUE和低NUE苎麻基因型转录组测序和差异基因表达进行整体分析,所有测序读数均与单基因重新排列,观察到重复之间的显著相关性,这表明重复文库中这些单基因转录本的丰度相似。

两个生物学重复中每个基因的表达水平之间的相关性

两个生物学重复中每个基因的表达水平之间的相关性

2. 两个生物学重复中每个基因的表达水平之间的相关性.

 

上调和下调的DEG数量是通过两种方法和基因型的比较来确定,在这四个比较中,鉴定出1699个单基因,包括1265个唯一的NR数据库匹配。

不同处理的DEG的维恩图


3. 不同处理的DEG的维恩图. A.与对照相比,对N亏缺有响应的DEG,红色代表上调的DEG,绿色代表下调的DEG.B.响应不同基因型的DEG,红色表示高NUE T29中的DEG,绿色表示低NUE T13中的DEG.

 

N缺乏中每个基因在T29_TT13_T倍数变化值中的比率关系表明,在T29N缺乏条件下,基因反应较不敏感,另外,T13中许多上调的基因已经在T29中以更高的水平表达,印证了我们的结果。

高NUE T29和低NUE T13之间的基因表达散点图

4. NUE T29和低NUE T13之间的基因表达散点图.

 

T13_T相比T29中的N缺乏反应较不敏感,并且在T29_C中表达相等甚至更低。结果表明,高NUE基因型T29在氮缺乏时反应减少。

高NUE T29和低NUE T13在187个下调的T13_T与T13_C特异表达基因之间的相对比率散点图

5.NUE T29和低NUE T13187个下调的T13_TT13_C特异表达基因之间的相对比率散点图.

 

为了验证Illumina测序技术的可靠性,在N缺乏下,从两种基因型中随机选择了15个基因用于定量RT-PCR分析。结果表明,这些基因均具有不同的表达水平,基于qRT-PCR的表达变化趋势与DGE分析所检测的相同。

 

结论:苎麻植物以复杂的方式对环境作出反应,在氮缺乏胁迫下,不同基因型的基因表达变化幅度也不同。我们的结果更进一步揭示了苎麻的抗逆性调控机制,解释了为什么高NUE基因型在低氮胁迫下比低NUE基因型具有更高的产量和生长。此外,这三个基因类别提出了苎麻对氮缺乏胁迫响应方式的假设,有助于解释生物和非生物胁迫下植物的其他差异。


论文链接:

https://doi.org/10.3390/plants9060767

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Plant|高NUE(T29)和低NUE(T13)基因型的转录组分析确定苎麻中氮胁迫的不同响应模式
2020年6月19日,中国农业科学院韧皮纤维作物研究所的谭龙涛等在Plant上发表了题为“Transcriptome Analysis of High-NUE (T29) and Low-NUE (T13) Genotypes Identified Different Responsive Patterns Involved in Nitrogen Stress in Ramie (Boehmer
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