利用RNA-Seq鉴定调控甘蓝型油菜叶片光合特性的低温胁迫应答基因

明晰甘蓝型油菜光合特性对低温胁迫的响应,鉴定相关应答基因,以耐寒材料17NS和敏感材料NF24为研究对象,通过Illumina HiSeq^(TM) 2000平台进行RNA-Seq分析,探讨-4℃处理24 h后甘蓝型油菜的叶片形态、光合参数、叶片超微结构、基因调控表达模式等响应低温胁迫的分子机制。结果表明,低温胁迫下甘蓝型油菜响应光合调控的显著富集途径为光合作用途径和光合作用-天线蛋白途径,这两种途径中有64个特异表达基因,其中8个上调表达,56个下调表达,大部分注释到分子组成和生物学过程中,证实了光合作用与低温胁迫导致的幼苗叶片萎蔫、叶绿体数量和形态发生变化、类囊体结构受损、相对电解质渗透率增加等现象有关。通过qRT-PCR鉴定,前17个DEGs的表达模式与RNA-Seq分析结果一致,证实了RNA-Seq结果的可靠性,其中BnFd1(LOC106350097)和BnCP26(LOC106440450)均响应低温胁迫上调表达。BnFd1编码氨基酸产物是叶绿体上的铁氧还蛋白1(BnFd1),属于不稳定亲水蛋白,定位于叶绿体和细胞质中,存在一个信号肽,属于PLNO3136超家族,存在保守的Fd1结构域;BnCP26编码氨基酸产物是类囊体上叶绿素a-b结合蛋白CP26(BnCP26),属于稳定亲水蛋白,位于叶绿体中,无信号肽,属于叶绿素a_b结合超家族,存在保守的叶绿素A-B结合蛋白结构域。成功鉴定出2个甘蓝型油菜叶片低温应答基因BnFd1和BnCP26,与光合特性调控关系密切,物种间功能保守。