镉胁迫下美洲黑杨无性系‘中菏1号’转录组分析

【目的】通过转录组测序和分析,发掘美洲黑杨无性系‘中菏1号’耐镉关键功能基因,揭示美洲黑杨在镉胁迫下的响应机制。【方法】以‘中菏1号’为试验材料,通过沙培试验法对处在不同质量浓度(0 mg/L(ZH1C0),10 mg/L(ZH1C1),20 mg/L(ZH1C2))Cd^(2+)环境下的无性系进行胁迫处理,而后采集叶片,提取RNA,并使用Illumina HiSeqTM2500系统对转录组进行高通量测序。【结果】主成分分析确定PC1作为区分不同Cd^(2+)浓度样本的标准;经过差异表达分析,在ZH1C0和ZH1C2之间共检测到4109条差异基因,其中2741条基因显著上调表达,1368条基因显著下调表达;在ZH1C1和ZH1C2之间检测到3710条差异基因,其中1969条基因显著上调表达,1741条基因显著下调表达;不同数据库之间的注释表明Cd^(2+)不仅会影响叶绿体、线粒体等细胞器的微结构,而且会干扰光合作用和呼吸作用中的电子传递。转录因子分析发现,WRKY、MYB、ZIP、ERF、bHLH在镉胁迫响应和耐受中具有重要作用。【结论】在‘中菏1号’中,异戊二烯化植物蛋白在阻止Cd^(2+)进入细胞内部发挥了重要作用;谷胱甘肽不仅可以促进细胞内Cd^(2+)的螯合,还可以缓解细胞内的氧化胁迫;ABC家族蛋白和MATE家族蛋白是‘中菏1号’体内转移Cd^(2+)螯合蛋白的关键载体。