超重力胁迫下‘平邑甜茶’幼苗叶片生理指标及其转录组分析

该试验以‘平邑甜茶’60 d龄幼苗为材料，设置T₁(5 000 r/min×3 h)、T₂(5 000 r/min×6 h)、T₃(10 000 r/min×3 h)和T₄(10 000 r/min×6 h)超重力处理，以未进行超重力处理为对照(CK)，考察超重力处理下幼苗叶片叶绿素、可溶性蛋白、丙二醛、脯氨酸含量和膜透性等与逆境相关的生理指标的变化，并对其进行转录组分析，初步探究‘平邑甜茶’在超重力处理下的转录组响应机制。结果表明：(1)超重力处理造成‘平邑甜茶’幼苗叶片由舒展状生长状态向不同萎缩生长状态转变，其中T₄处理萎缩生长状态明显。(2)超重力处理下，‘平邑甜茶’幼苗叶片叶绿素和丙二醛含量在T₃和T₄处理下显著高于CK， T₁和T₂处理下与CK无显著差异；叶片脯氨酸含量在各超重力处理下均显著高于CK；膜透性在T₄处理下显著高于CK， T₁、T₂、T₃处理与CK无显著差异；可溶性蛋白含量在各超重力处理下均不同程度降低，但均与CK差异不显著。(3)样品测序结果显示，大多数转录本的序列长度在1 000 nt以上，有37 725个，占全部转录本79.15%，且CK、T₂、T₄样品以及相对应的新基因中均以FPKM值小于5.0的转录本数为主，其转录本数依次分别有21 412、20 162、22 368个和1 352、1 411、1 406个，占比分别为45.78%、43.10%、47.82%和81.45%、85.00%、84.70%。(4)GO功能注释与富集分析显示，随着超重力处理强度的加大，差异表达基因在GO富集分类中存在明显不同的途径，说明‘平邑甜茶’对超重力的响应是复杂的，但主要集中在转录因子活性、蛋白质去磷酸化过程方面。(5)差异转录因子表达分析显示，随超重力处理强度的增加表达上调幅度比较大的基因家族有bZIP、WRKY和ERF，其中bZIP和WRKY转录因子家族中的基因表达量均随超重力处理强度的增加呈上升趋势，但ERF家族中的MD01G1177100、MD08G1096000、MD13G1130700基因表达量随超重力处理强度的增加有下降的趋势。研究表明，超重力处理对‘平邑甜茶’幼苗造成了不同程度的伤害，且叶片总叶绿素、丙二醛、脯氨酸含量以及膜透性均受到显著影响，故幼苗叶片中叶绿素、可溶性蛋白、丙二醛及脯氨酸含量以及细胞膜膜透性均可作为评价超重力胁迫的抗性指标；研究推测超重力胁迫对‘平邑甜茶’转录因子的影响主要集中在WRKY、bZIP和ERF转录因子家族。该研究结果为候选抗性基因的挖掘和筛选奠定了理论基础。