‘赣南早’脐橙在干旱胁迫下的生理及转录组研究

摘要

我国脐橙产区的季节性干旱对脐橙产量和品质影响较大。‘赣南早’脐橙作为一个新品种脐橙,目前在我国脐橙产区已大面积推广。为深入了解这个新品种的耐旱性,探究早熟品种‘赣南早’脐橙应对干旱胁迫的调控机制,以‘赣南早’脐橙与‘纽荷尔’脐橙(对照)为材料,测定比较不同干旱胁迫程度下二者光合作用、干旱相关生理指标等差异,并通过RNA-Seq分析比较转录水平差异及抗氧化物酶基因表达调控。结果表明:干旱胁迫下‘赣南早’脐橙净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))、气孔导度(G_(s))均显著高于‘纽荷尔’脐橙;随着干旱胁迫程度增加,‘赣南早’脐橙叶片较‘纽荷尔’脐橙更舒展,‘赣南早’脐橙相对电导率和丙二醛含量显著低于‘纽荷尔’脐橙,而保护酶超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物歧化酶(POD)活性变化幅度更大;‘赣南早’脐橙和‘纽荷尔’脐橙叶片可溶性糖含量无显著性差异,复水后,‘纽荷尔’脐橙叶片中可溶性糖含量极显著高于‘赣南早’脐橙。转录组测序分析表明,干旱胁迫0、10、20 d时,‘赣南早’脐橙和‘纽荷尔’脐橙间DEGs数量分别为1266、683、658个。GO富集分析显示,在干旱胁迫过程中‘赣南早’脐橙差异基因主要集中在细胞蛋白修饰过程、高分子修饰作用、含磷化合物代谢过程、蛋白修饰过程等通路,而‘纽荷尔’脐橙未见明显富集。KEGG富集分析显示,除了富集于淀粉及蔗糖通路和氨基酸及核苷酸糖代谢途径,‘赣南早’脐橙其他差异基因富集途径与‘纽荷尔’脐橙基本一致。差异基因转录因子分析显示二者在ERF家族、MYB家族、NAC家族、MYB_related家族、WRKY家族、bHLH家族、HB-other家族、HSF家族、B3家族和bZIP家族均有分布,此外,‘赣南早’脐橙特异分布于GRAS家族。根据转录组分析筛选出抗氧化酶相关基因30个,其中上调表达48%,下调表达52%。本研究结果为‘赣南早’响应干旱胁迫的生理变化提供理论依据,并为其抗旱性研究提供分子基础。