【客戶文章】3.5+BMC Genomics—Iso-seq+RNA-seq+RT-PCR探究亞麻籽在干旱脅迫下的調控機制

發布日期：2021-05-08 作者：張蔚點擊：

Transcriptome analysis and molecular mechanism of linseed (Linum usitatissimum L.) drought tolerance under repeated drought using single-molecule long-read sequencing

重復干旱條件下亞麻籽(Linum usitatissimum L.)抗旱性的轉錄組分析及其分子機制

發表時間：2021.2 IF：3.594

期刊：BMC Genomics

研究材料

亞麻籽NY-17；亞麻籽Z141

研究技術

Iso-seq；RNA-seq；RT-PCR

研究背景

亞麻(Linum usitatissimum L.)又稱亞麻籽，是世界上重要的油料作物之一。它含有對人體有益的不飽和脂肪酸和植物激素。其中，α-亞麻酸(ALA)和secoisariciresinol dilucoside (SDG)已被證實可促進神經系統發育，顯著降低乳腺癌風險。此外，亞麻籽是一種相當耐寒的品種，比許多其他糧食作物具有更高的耐旱性。因此，在我國西部和西北省份如甘肅、內蒙古等干旱頻率Z高、持續時間Z長的地區廣泛種植。盡管如此，DS仍然是亞麻籽生產的主要限制。自1995年以來，為了提高亞麻籽在周期性干旱條件下的抗逆性和提高作物產量，長期開展了傳統育種計劃，獲得了增強對DS的耐受性的轉基因亞麻籽植株，但它是如何發揮作用的還是一個懸而未決的問題。

研究結果

本研究通過測定不同亞麻籽品種的抗旱性，探討DS和重復干旱(RD)脅迫對亞麻籽轉錄的響應。利用Iso-seq和RNA-seq，對DS和RD脅迫下抗旱品種(Z141)和干旱敏感品種(NY-17)苗期轉錄組進行全長測序。GO和 REVIGO富集分析表明，與NY-17相比，Z141的上調基因在與植物耐旱性相關的功能通路中富集更多。共鑒定出4436個轉錄因子，其中1190個轉錄因子對脅迫反應敏感。此外，蛋白-蛋白相互作用(PPI)網絡分析表明，脯氨酸生物合成途徑通過RAD50 (DNA修復蛋白50)相互作用蛋白1 (RIN-1)與應激反應基因相互作用。Z后，通過RT- PCR驗證脯氨酸生物合成和DNA修復結構基因的表達模式。

作者構建了一個調控模型。該模型顯示了脯氨酸的生物合成、DNA修復、轉錄因子活性和信號通路是如何調控亞麻籽抗旱性提高的。本研究結果深化了對亞麻籽抗旱分子機制的認識，以及亞麻籽對田間常見干旱脅迫的響應，為了解亞麻籽的抗旱適應性提供了新的視角。這是首次利用單分子長讀序列在全基因組范圍內比較和分析不同抗旱性亞麻籽品種在不同干旱處理下的基因表達譜。因此，本研究將為亞麻籽抗旱基因的鑒定和功能分析奠定基礎。

圖：基于本研究結果和亞麻籽葉響應調控網絡的假想模型

參考文獻

Wang W , Wang L , Wang L , et al. Transcriptome analysis and molecular mechanism of linseed (Linum usitatissimum L.) drought tolerance under repeated drought using single-molecule long-read sequencing[J]. BMC Genomics, 2021, 22(1).. DOI：10.1186/s12864-021-07416-5