基于转录组测序筛选新疆野苹果组培苗应答冻害谷胱甘肽代谢相关的基因

【目的】探索新疆野苹果组培苗谷胱甘肽代谢对冻害胁迫的响应,筛选新疆野苹果谷胱代谢相关应答冻害基因,解析新疆野苹果组培苗抗冻的可能作用方式。【方法】以单株系的新疆野苹果组培苗为研究对象,在-3℃模拟冻害条件下,观察及检测CK、T6h、T12h、T36h、HF24h处理新疆野苹果组培苗的形态、荧光参数Fv/Fm值、相对电导率及丙二醛、过氧化氢、还原性谷胱甘肽含量,并对对照、T6h、T12h3个处理的幼苗叶片进行转录组测序分析。【结果】使用-3℃模拟冻害对新疆野苹果组培苗进行胁迫,处理12h时新疆野苹果组培苗叶尖卷缩,处理36h时整个植株完全萎蔫,在HF24h时萎蔫的植株完全恢复;与对照相比,随着冻害处理时间的延长,相对电导率及丙二醛、过氧化氢、还原性谷胱甘肽含量显著上升,荧光参数Fv/Fm值显著下降。在HF24h,相对电导率、丙二醛、过氧化氢的含量相比T36h呈现下降趋势,荧光参数恢复到与对照相当,还原性谷胱甘肽含量相比T36h没有显著变化。利用KEGG数据库对转录组数据进行分析,筛选到18个谷胱甘肽代谢途(map00480)差异基因,分别注释为GGCT、GSS、GGT1_5、CARP、speE和IDH1。它们参与GSH的降解与合成、GSH与GSSG的动态平衡和GSH消除氧化电位高的物质反应中。【结论】新疆野苹果组培苗在-3℃模拟冻害条件下,随着处理时间的延长,新疆野苹果组培苗受到的伤害不断加深,恢复处理24h后,组培苗有显著的恢复,在转录组水平,基因GST和GPX显著上调表达,表明新疆野苹果可以通过GSH代谢抵御低温胁迫。