低温胁迫下短枝木麻黄耐寒相关基因的差异表达分析

编号 zgly0001555216

文献类型 期刊论文

文献题名 低温胁迫下短枝木麻黄耐寒相关基因的差异表达分析

作者 李楠  郑勇奇  丁红梅  柳新红  盛炜彤  江波  李海波 

作者单位 中国林业科学研究院林业研究所国家林业局林木培育重点实验室  浙江省林业科学研究院  浙江中医药大学 

母体文献 林业科学 

年卷期 2017年07期

年份 2017 

分类号 S792.93 

关键词 短枝木麻黄  低温冻害  耐寒性  基因表达  分子选育 

文摘内容 【目的】对6个耐寒相关调控基因(RAP2.7,ABR1,At HSFA6B,Atb ZIP44,GRXC6和HSP18.2)在耐寒和不耐寒木麻黄种质中精细表达模式进行分析,为深入解析木麻黄耐寒的分子机制提供理论基础。【方法】测定耐寒(ZS7)和不耐寒(HN1)2种短枝木麻黄无性系在-2~-11℃低温胁迫下的相对电导率,基于Logistic方程对处理温度和对应的相对电导率进行拟合,计算低温半致死温度(LT50)。根据前期转录组测序得到的6个耐寒相关调控基因的EST序列设计特异引物,利用逆转录实时荧光定量PCR分析6个基因在-2,-5,-8℃连续3个温度梯度胁迫下的表达差异,以及在-5℃低温下连续胁迫1,2,5,8,16,24,48,72 h后,在耐寒和不耐寒短枝木麻黄无性系中的精细表达模式。基因相对表达量的计算采用2-ΔΔCT法。【结果】在低温胁迫下,耐寒和不耐寒短枝木麻黄无性系的相对电导率存在极显著差异(P<0.01),低温半致死温度分别为-5.92℃和-2.87℃。在常温条件下,6个基因在耐寒和不耐寒种质中的相对表达量皆无明显差异。在临近不耐寒种质半致死温度的-2℃下持续2 h后,6个耐寒相关基因在不耐寒种质中的表达被强烈抑制,而在耐寒种质中的表达被激活;在临近耐寒种质半致死温度的-5℃下持续2 h后,不耐寒种质中的各基因被进一步抑制,同时在耐寒种质中的表达亦被强烈抑制;在低于半致死温度的-8℃下持续2 h后,各基因的表达继续受到抑制。对在临近耐寒种质半致死温度的-5℃胁迫下,耐寒种质和不耐寒种质的精细表达模式分析表明,在-5℃低温胁迫下,耐寒种质中6个基因的表达在8 h后开始呈现极显著上调,表达量最高值集中在低温胁迫后的第8,24,48 h;不耐寒种质中6个基因的表达在1~16 h内皆呈现极显著下调,表达量最低值集中在1~5 h内。【结论】在耐寒相关调控基因的表达水平上,耐寒和不耐寒短枝木麻黄对低温的应答机制明显不同。低温激活了耐寒种质中转录因子、ROS家族基因、ROS应答因子等调控基因的增强表达以抵御和适应逆境胁迫,但抑制了在不耐寒种质中的表达,显著降低了不耐寒种质对低温逆境的耐受能力。该研究在一定程度上对于丰富木麻黄适应低温的分子机制,以及耐寒无性系的分子选育都具有一定的参考价值。