中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (20): 4072-4086.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.012
杨丽1(), 曹洪波1, 张学英1, 翟含含2, 李辛淼1, 彭佳伟1, 田义3(
), 陈海江1(
)
收稿日期:
2023-03-24
接受日期:
2023-06-30
出版日期:
2023-10-16
发布日期:
2023-10-31
通信作者:
联系方式:
杨丽,E-mail:1097125451@qq.com。
基金资助:
YANG Li1(), CAO HongBo1, ZHANG XueYing1, ZHAI HanHan2, LI XinMiao1, PENG JiaWei1, TIAN Yi3(
), CHEN HaiJiang1(
)
Received:
2023-03-24
Accepted:
2023-06-30
Published:
2023-10-16
Online:
2023-10-31
摘要:
【目的】克隆桃树势相关基因PpSAUR73,分析其对多种激素的响应,鉴定其在调控拟南芥生长势中的作用,为科学合理调控树势提供分子依据。【方法】以‘中油蟠9号’为材料进行激素处理,利用实时荧光定量分析PpSAUR73在24 h内的动态响应;以桃品种‘久艳’为材料克隆PpSAUR73;构建PpSAUR73过量表达载体,将其转化拟南芥;对转基因拟南芥进行表型观察,对同时播种的转基因与野生型拟南芥进行萌芽率统计,对萌发一致的生长7 d拟南芥进行根长及下胚轴的测量,对萌发一致的拟南芥进行不同浓度的激素处理;取7 d大小的两个转基因株系及野生型拟南芥材料进行转录组测序,对差异表达基因进行功能分析、KEGG通路富集分析,并分析调控基因。【结果】PpSAUR73能够对激素处理做出快速响应。过表达PpSAUR73能够影响拟南芥种子萌芽,转基因拟南芥幼苗下胚轴及根长较野生型长,莲座大,整体长势好于野生型,且降低了对生长素的敏感性。过表达PpSAUR73的转录组分析结果显示,在两个对比组中均表达的差异基因有128个,其中有84个上调基因,44个下调基因,并对20个表达量较高的差异基因进行了描述。对过表达PpSAUR73产生的差异表达基因进行GO功能显著性富集分析,结果表明差异表达基因在细胞组分方面富集的基因最多,定位在细胞质、细胞膜、细胞器和细胞外区域。对差异表达基因进行KEGG通路富集分析,结果表明差异表达基因主要富集到苯丙氨酸生物合成通路、植物激素信号转导通路、淀粉蔗糖代谢通路等代谢通路。在苯丙氨酸生物合成通路中,PpSAUR73能够调控编码过氧化物酶基因AT1G05260、AT3G01190、AT3G32980、AT5G15180表达上调,过氧化物酶与木质素合成相关,木质素含量与植株长势呈显著相关,暗示过表达PpSAUR73可能参与调控拟南芥木质素合成从而调控长势。在植物激素信号转导通路中,生长素信号转导中的一些生长素响应基因AtSAUR41、AtSAUR71、AtSAUR51、AtSAUR72和AtSAUR1等表达下调,脱落酸信号转导途径中磷酸酶蛋白AtPP2CA表达上调,而脱落酸信号通路基因AtPYL5表达下调。PpSAUR73能够调控拟南芥长势,参与多种激素信号转导。【结论】PpSAUR73能够快速对激素做出响应,且能够调控转基因拟南芥长势;PpSAUR73过量表达导致的差异基因主要富集到苯丙氨酸生物合成通路、植物激素信号转导通路、淀粉蔗糖代谢通路等代谢通路;PpSAUR73调控IAA、ABA信号转导,推测其在桃树的生长发育过程中起到了重要作用。
杨丽, 曹洪波, 张学英, 翟含含, 李辛淼, 彭佳伟, 田义, 陈海江. 桃生长势相关基因PpSAUR73功能鉴定[J]. 中国农业科学, 2023, 56(20): 4072-4086.
YANG Li, CAO HongBo, ZHANG XueYing, ZHAI HanHan, LI XinMiao, PENG JiaWei, TIAN Yi, CHEN HaiJiang. Functional Identification of Peach Gene PpSAUR73[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(20): 4072-4086.
表2
SAUR73部分共同差异基因的信息描述"
基因ID Gene ID | 描述 Description | KEGG通路 KEGG pathway |
---|---|---|
AT1G23720 | 未命名蛋白物质 Unnamed protein product | |
AT1G43790 | 气管元件分化相关6 Tracheary element differentiation-related 6 | |
AT1G43800 | 植物硬脂酰酰基载体蛋白去饱和酶家族蛋白 Plant stearoyl-acyl-carrier-protein desaturase family protein | 脂肪酸生物合成(ko00061),生物合成不饱和脂肪酸(ko01040),脂肪酸代谢(ko01212) Fatty acid biosynthesis (ko00061), Biosynthesis of unsaturated fatty acids (ko01040), Fatty acid metabolism (ko01212) |
AT1G47395 | 假设蛋白质AT1G47395 Hypothetical protein AT1G47395 | |
AT1G56600 | 半乳糖醇合成酶 Galactinol synthase 2 | 半乳糖代谢(ko00052) Galactose metabolism (ko00052) |
AT1G60190 | ARM重复超家族蛋白 ARM repeat superfamily protein | 泛素介导的蛋白水解(ko04120) Ubiquitin mediated proteolysis (ko04120) |
AT1G77120 | 乙醇脱氢酶1 Alcohol dehydrogenase 1 | 糖酵解/糖异生(ko00010),脂肪酸降解(ko00071),酪氨酸代谢(ko00350),亚麻酸代谢(ko00592) Glycolysis/Gluconeogenesis (ko00010), Fatty acid degradation (ko00071), Tyrosine metabolism (ko00350), alpha-Linolenic acid metabolism (ko00592) |
AT3G12830 | SAUR样生长素反应蛋白家族 SAUR-like auxin-responsive protein family | 植物激素信号转导(ko04075) Plant hormone signal transduction (ko04075) |
AT3G14440 | 9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶 Nine-cis-epoxycarotenoid dioxygenase 3 | 类胡萝卜素生物合成(ko00906) Carotenoid biosynthesis (ko00906) |
AT3G28550 | 富含脯氨酸的延伸蛋白家族蛋白 Proline-rich extensin-like family protein | |
AT3G43190 | 蔗糖合酶4 Sucrose synthase 4 | 淀粉和蔗糖代谢(ko00500) Starch and sucrose metabolism (ko00500) |
AT4G33070 | 硫胺素焦磷酸依赖的丙酮酸脱羧酶家族蛋白 Thiamine pyrophosphate dependent pyruvate decarboxylase family protein | 糖酵解/糖异生(ko00010) Glycolysis/Gluconeogenesis (ko00010) |
AT5G04150 | 未知的,偏 Unknown, partial | |
AT5G35190 | 假设蛋白质AXX17_AT5G31360 Hypothetical protein AXX17_AT5G31360 | |
ATCG00430 | NADH脱氢酶亚基K NADH dehydrogenase subunit K | 氧化磷酸化(ko00190) Oxidative phosphorylation (ko00190) |
ATCG00470 | ATP合成酶CF1 epsilon亚基 ATP synthase CF1 epsilon subunit | 氧化磷酸化(ko00190),光合作用(ko00195) Oxidative phosphorylation (ko00190), Photosynthesis (ko00195) |
ATCG00530 | 包膜蛋白 Envelope membrane protein | 光合作用(ko00195) Photosynthesis (ko00195) |
ATCG00670 | ATP依赖性Clp蛋白酶蛋白水解亚基 ATP-dependent Clp protease proteolytic subunit | |
ATCG00810 | 核糖体蛋白L22 Ribosomal protein L22 | 核糖体(ko03010) Ribosome (ko03010) |
ATCG01020 | 核糖体蛋白L32 Ribosomal protein L32 | 核糖体(ko03010) Ribosome (ko03010) |
表3
苯丙氨酸合成代谢通路中涉及的差异基因"
基因ID Gene ID | Log2FC (CK/SAUR73-1) | Log2FC (CK/SAUR73-14) | 描述 Description |
---|---|---|---|
AT1G05260 | 1.20742752491825 | 1.00323218173246 | 过氧化物酶超家族蛋白 Peroxidase superfamily protein |
AT1G26390 | -2.70470526776539 | -3.79852645503335 | FAD结合黄连素家族蛋白 FAD-binding Berberine family protein |
AT1G66270 | 1.56761594119799 | 1.4138309067234 | 糖基水解酶超家族蛋白 Glycosyl hydrolase superfamily protein |
AT1G66280 | 1.32994741757618 | 1.28961957063889 | 糖基水解酶超家族蛋白 Glycosyl hydrolase superfamily protein |
AT1G66800 | 1.24780969170763 | 1.32419227545878 | NAD(P)结合罗斯曼折叠超家族蛋白NAD(P)-binding Rossmann-fold superfamily protein |
AT2G32860 | 1.23824493211364 | 1.37258943978524 | β-葡萄糖苷酶33 Beta glucosidase 33 |
AT3G01190 | 1.34813864857128 | 1.07544938464363 | 过氧化物酶超家族蛋白 Peroxidase superfamily protein |
AT3G32980 | 1.38165803707019 | 1.11752278178902 | 过氧化物酶超家族蛋白 Peroxidase superfamily protein |
AT3G49110 | 1.28803391956951 | 1.78265014560853 | 过氧化物酶CA peroxidase CA |
AT5G15180 | 1.34289458873555 | 1.22134563236366 | 过氧化物酶超家族蛋白 Peroxidase superfamily protein |
AT5G28510 | 1.77489118882188 | 1.59816016112596 | β-葡萄糖苷酶24 Beta glucosidase 24 |
[1] |
doi: 10.1093/jxb/ery332 |
[2] |
doi: 10.1104/pp.16.01514 |
[3] |
doi: 10.1093/jxb/erx184 |
[4] |
doi: 10.1186/s12864-017-4224-2 pmid: 29061116 |
[5] |
doi: 10.1016/j.gene.2012.08.002 pmid: 22903030 |
[6] |
doi: 10.1111/tpj.2012.71.issue-4 |
[7] |
doi: 10.1105/tpc.114.126037 |
[8] |
doi: 10.1093/pcp/pct028 |
[9] |
doi: 10.1016/j.plantsci.2006.08.005 |
[10] |
doi: 10.1104/pp.109.143875 pmid: 19700562 |
[11] |
doi: 10.1104/pp.111.182683 |
[12] |
doi: 10.1111/tpj.13451 pmid: 27984677 |
[13] |
doi: S0981-9428(18)30179-7 pmid: 29758473 |
[14] |
doi: 10.7554/eLife.03031 |
[15] |
doi: 10.1186/s12870-016-0951-9 |
[16] |
翟宇杰. 不同品种桃树生长势的差异及相关基因的表达与调控[D]. 保定: 河北农业大学, 2020.
|
|
|
[17] |
周晓雅. 多效唑抑制桃新梢生长的效应及相关分子机理研究[D]. 保定: 河北农业大学, 2020.
|
|
|
[18] |
翟含含, 翟宇杰, 田义, 张叶, 杨丽, 温陟良, 陈海江. 桃SAUR家族基因分析及PpSAUR5功能鉴定. 园艺学报, 2023, 50(1): 1-14.
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2021-0932 |
|
|
[19] |
王文然, 樊秀彩, 张文颖, 刘崇怀, 房经贵, 王晨. 果树赤霉素代谢与信号途径研究进展. 生物技术通报, 2017, 33(11): 1-7.
doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0650 |
|
|
[20] |
徐献斌, 耿晓月, 李慧, 孙丽娟, 郑焕, 陶建敏. 基于转录组分析ABA促进葡萄花青苷积累相关基因. 中国农业科学, 2022, 55(1): 134-151. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2022.01.012.
|
|
|
[21] |
|
[22] |
doi: 10.1104/pp.112.206946 pmid: 23144188 |
[23] |
doi: 10.1105/tpc.107.052100 |
[24] |
doi: 10.1111/j.1365-313X.2012.04946.x pmid: 22348445 |
[25] |
doi: 10.1038/s41598-022-06178-8 |
[26] |
吴慧娟, 刘艳, 王锡锋. 小麦矮缩病毒引起的植株矮化与赤霉素代谢的相关性分析. 中国农业科学, 2017, 50(17): 3337-3343. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.17.008.
|
|
|
[27] |
|
[28] |
张志华, 刘新彩, 刘彦红, 高仪, 王红霞. 核桃幼树内源激素与生长势的关系. 林业科学, 2006, 42(9): 131-133.
|
|
|
[29] |
闫艳华. 不同外源激素处理对曼陀罗种子萌发及幼苗生长的影响. 北方园艺, 2020(23): 115-122.
|
|
|
[30] |
doi: 10.1007/s00299-013-1406-5 |
[31] |
doi: S1369-5266(17)30094-8 pmid: 29107827 |
[32] |
doi: 10.1111/nph.2019.222.issue-2 |
[33] |
doi: 10.1105/tpc.20.00283 |
[34] |
doi: 10.1104/pp.112.212787 |
[35] |
余洪, 易倩, 张曼曼, 朱世平, 王福生, 赵晓春. CclSAUR49基因的表达特征及对类柠檬苦素生物合成的影响. 果树学报, 2021, 38(8): 1240-1251.
|
|
|
[36] |
doi: 10.1016/j.molp.2015.05.003 pmid: 25983207 |
[37] |
doi: 10.1371/journal.pgen.1002021 |
[38] |
李伟. 桤木苗期不同无性系PAL和木质素及生长关系的研究[D]. 北京: 中国林业科学研究院, 2001.
|
|
|
[39] |
佘恒志, 聂姣, 李英双, 刘星贝, 胡丹, 马珊, 次仁卓嘎, 汪灿, 吴东倩, 阮仁武, 易泽林. 不同抗倒伏能力甜荞品种茎秆木质素及其单体合成特征. 中国农业科学, 2017, 50(7): 1202-1209. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.07.003.
|
|
|
[40] |
郭光艳, 柏峰, 刘伟, 秘彩莉. 转录因子对木质素生物合成调控的研究进展. 中国农业科学, 2015, 48(7): 1277-1287. doi: 10.3864/ j.issn.0578-1752.2015.07.03.
|
|
|
[41] |
胡丹, 刘星贝, 汪灿, 杨浩, 李鹤鑫, 阮仁武, 袁晓辉, 易泽林. 不同抗倒性甜荞茎秆木质素合成关键酶基因的表达分析. 中国农业科学, 2015, 48(9): 1864-1872. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015. 09.20.
|
|
|
[42] |
吕婷雯, 沈汝波, 杨洪强, 范伟国, 张瑞雪, 王利, 徐颖, 曹辉, 宁留芳, 周春然. 施加有机肥下木质素对平邑甜茶根系活力及根际土壤微生态的影响. 山东农业大学学报(自然科学版), 2018, 49(4): 561-565.
|
|
|
[43] |
孙瑞敏, 翟梦华, 李虎, 李孟华, 王凤, 张桦. 木质素合成与梭梭生长发育的关系研究. 现代农业科技, 2019(5): 126-127.
|
|
|
[44] |
|
[45] |
doi: 10.1104/pp.19.00496 pmid: 31311832 |
[1] | 渠清, 刘宁, 邹金鹏, 张雅璇, 贾慧, 孙蔓莉, 曹志艳, 董金皋. 拟轮枝镰孢与玉米籽粒互作的差异基因筛选及代谢通路分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(6): 1086-1101. |
[2] | 曹珂, 陈昌文, 杨选文, 别航灵, 王力荣. 桃果实单果重及可溶性固形物含量的全基因组选择分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(5): 951-963. |
[3] | 彭佳伟, 张叶, 寇单单, 杨丽, 刘晓飞, 张学英, 陈海江, 田义. ‘仓方早生’桃及其早熟芽变不同发育时期果实的转录组分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(5): 964-980. |
[4] | 邹婷, 刘丽莉, 向建华, 周定港, 吴金锋, 李莓, 李宝, 张大为, 严明理. 芸薹属植物MYBL2基因的克隆及其在A、B、C基因组中的PCR鉴别[J]. 中国农业科学, 2023, 56(3): 416-429. |
[5] | 罗正英, 胡鑫, 刘新龙, 吴才文, 吴转娣, 刘家勇, 曾千春. 外源海藻糖提高甘蔗幼苗抗旱能力并促进植株生长[J]. 中国农业科学, 2023, 56(21): 4208-4218. |
[6] | 李美璇, 张向昆, 王莉, 乔月莲, 师校欣, 杜国强. 沙地葡萄茎痘相关病毒在‘阳光玫瑰’葡萄树不同物候期和不同部位的变化规律[J]. 中国农业科学, 2023, 56(21): 4234-4244. |
[7] | 刘针杉, 涂红霞, 周荆婷, 马艳, 柴久凤, 王旨意, 杨鹏飞, 杨小芹, Kumail Abbas, 王浩, 王燕, 王小蓉. 中国樱桃正反交F1代果实主要性状的遗传分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(2): 345-356. |
[8] | 许福春, 赵静若, 张振楠, 胡改元, 龙璐. 陆地棉GhCPR5的克隆及其在抗病中的功能分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(19): 3747-3758. |
[9] | 刘苏宁, 别航灵, 王君秀, 陈雪嘉, 王新卫, 王力荣, 曹珂. 山桃杂交群体抗蚜优系的背景选择与标记优劣比较[J]. 中国农业科学, 2023, 56(15): 2995-3005. |
[10] | 王朝晖, 李勇, 曹珂, 朱更瑞, 方伟超, 陈昌文, 王新卫, 吴金龙, 王力荣. 189份桃种质肉质性状形成相关位点基因型鉴定及组合分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(12): 2367-2379. |
[11] | 张克坤,陈可钦,李婉平,乔浩蓉,张俊霞,刘凤之,房玉林,王海波. 灌水量对限根栽培‘阳光玫瑰’葡萄果实发育与香气物质积累的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(1): 129-143. |
[12] | 古丽旦,刘洋,李方向,成卫宁. 小麦吸浆虫小热激蛋白基因Hsp21.9的克隆及在滞育过程与温度胁迫下的表达特性[J]. 中国农业科学, 2023, 56(1): 79-89. |
[13] | 闫乐乐,卜璐璐,牛良,曾文芳,鲁振华,崔国朝,苗玉乐,潘磊,王志强. 广泛靶向代谢组学解析桃蚜危害对桃树次生代谢产物的影响[J]. 中国农业科学, 2022, 55(6): 1149-1158. |
[14] | 张晋龙,赵志博,刘巍,黄丽丽. 猕猴桃细菌性溃疡病菌T3SS关键效应蛋白基因致病功能[J]. 中国农业科学, 2022, 55(3): 503-513. |
[15] | 束婧婷,单艳菊,姬改革,章明,屠云洁,刘一帆,巨晓军,盛中伟,唐燕飞,李华,邹剑敏. 广西麻鸡m6A甲基转移酶基因表达与肌纤维类型及成肌分化的关系[J]. 中国农业科学, 2022, 55(3): 589-601. |
|