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文獻解讀

生理學和轉錄組學分析檀香葉冷脅迫后的反應機制

幸运飞艇官方开户FABURIQI:2019-03-08 LIULANCISHU:601

  文章標題:Physiological and transcriptomic analyses reveal a response mechanism to cold stress in Santalum album L. leaves.  

  期刊:SCIENTIFIC REPORT.  

  影響因子:IF=5.228.  

  發表時間:2017年2月.  

  作者單位:  

  Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Sustainable Utilization, South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou, China.  

  Independent Researcher, P. O. Box 7, Miki cho post ofce, Ikenobe 3011-2, Miki-cho Kagawa-Ken, 761-0799, Japan.  

  Genepioneer Biotechnologies Co. Ltd., Nanjing 210014, China.


  摘要:  

  檀香(印度檀香木)是一種重要的經濟植物物種,能夠生產高價值的香水油。關于檀香適應低溫的機制了解甚少。本研究中通過RNA-seq從檀香葉獲得100,445,724個原始reads。記錄了檀香幼苗4℃冷脅迫0-48小時的生理和轉錄組變化。冷脅迫誘導丙二醛、.脯氨酸和可溶性碳水化合物的積累,并增加抗氧化劑的水平。冷脅迫后共有4,424個差異表達的基因,包括3,075個冷脅迫誘導基因和1,349個冷脅迫抑制基因。當冷脅迫時間延長時,編碼轉運蛋白、對刺激和應激產生反應、調節防御反應以及與所有植物激素的信號轉導相關的基因的表達增加。萜類生物合成途徑中有8個候選基因參與冷脅迫反應。qRT-PCR分析顯示,在冷脅迫的12小時后,SaCBF2峰比對照葉高4倍;冷脅迫24小時后,SaCBF2峰比對照根高50倍。表明,CBF依賴性的通路可能在增加耐寒性中起關鍵作用。

  

  材料與方法: 

  材料:檀香(Santalum album L.)。  

  取材方法:檀香幼苗在4℃下,持續0、12、24、48h的冷應激處理。每次冷暴露期完成后立即收獲第一和第二片完全舒展的葉,液氮速凍。在每個時間點合并五個個體的樣品,并設置三個獨立的生物學重復。

  

  測序策略和分析流程:  

  測序:Illumina HiSeq2000。共12個文庫。原始reads共100M。  

  分析:de novo組裝:Trinity; 

  將所有unigenes形成單一的非冗余unigenes集:TGICL; 

  與蛋白數據庫比對:BLASTx; 

  基因表達水平量化:RSEM; 

  DEGs鑒定:Noiseq package;

  

  結果:  

  1、4℃處理6個月的檀香幼苗的形態和生理學變化。  

  (a)對照植物。 

  (b-d)冷脅迫12、24、48h的植物。 

  (e,f)冷脅迫24h(e)和48h(f)的幼苗末梢。箭頭指示受冷的葉子。  

  (g)冷脅迫后48h內恢復的幼苗。




  (a)響應冷脅迫的丙二醛(MDA)、電解質滲漏、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、過氧化物酶(POD)活性、可溶性糖含量的變化。超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)顯示不斷增加的趨勢,在48小時比對照高約兩倍的水平,意味著這些酶參與冷脅迫后脫氧。

  (b)冷脅迫下的光合指數。




  2、所有樣品與參考基因組的比對結果統計。



  3、冷脅迫下樣品的相關性分析。

(a) 各樣本轉錄本數目(按表達量分)的柱狀圖。

(b)轉錄組數據的主成分分析(PCA)。每個時間點的所有生物重復之間的表達水平高度相關。



  4、冷脅迫的差異表達基因(DEGs)的表達譜。

(a)WEIENTUBIAOSHISANGEBIJIAODESHANGDIAO(ZUO)HEXIADIAO(YOU)JIYINDEZHONGDIE。

(b)LIANGLIANGBIJIAODESHANGDIAOHEXIADIAOJIYIN。(0、12、24、48h)

幸运飞艇官方开户 (c)LENGYINGJIHOU4424GEDEGsDEBIAODAPURETU。

TU(c)ZHONG8GEclusterDEDEGsDEFENCENGJULEI。




  5、冷脅迫下DEGs的GO富集分析

(a)ZHUANLUJIHUO;(b)ZHUANLUYIZHI。



  LENGXIEPOHOUXIANZHUFUJIDECHAYIBIAODAJIYINDEJIYINTONGLU




  6、冷處理下參與萜類化合物生物合成的差異表達基因。

(a)8個基因的轉錄本豐度變化的熱圖。

(b)轉錄物的qRT-PCR驗證。



  7、冷脅迫誘導的轉錄因子的鑒定、分離和表征

幸运飞艇官方开户 LENGXIEPOYOUDAODEZHUANLUYINZI(TF)JIYINDEFENCENGJULEIRETU。JIANGBUTONGBIAODADETFsJULEICHENGSIGEZU(G1,G2,G3HEG4)。





  檀香、擬南芥、楊樹和葡萄中代表性的C-重復結合因子(CBF)蛋白家族成員的比較。

(a)AP2和CBF因子側翼區的比對。檀香CBF在氨基酸序列上與其他植物中已知的CBF蛋白具有顯著的相似性水平。

(b)檀香、擬南芥、楊樹和葡萄的全長蛋白質序列基于最小進化的系統發育分析。



  qRT-PCR驗證冷脅迫(4℃)處理后,冷脅迫誘導基因的表達模式。與RNA-seq數據一致。