金线莲应答高温胁迫的转录组学特征分析

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0119

中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (3): 97-103.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0119

• 资源·环境·生态·土壤 • 上一篇下一篇

金线莲应答高温胁迫的转录组学特征分析

梅瑜¹^,²(), 王继华¹^,², 蔡时可¹^,²()

¹ 广东省农作物遗传改良重点实验室/广东省农业科学院作物研究所，广州 510640
² 广东省道地南药资源保护与利用工程技术研究中心，广州 510640

收稿日期:2022-03-02 修回日期:2022-06-05 出版日期:2023-01-25 发布日期:2023-02-01
作者简介:
梅瑜，女，1984年出生，山东莱州人，助理研究员，博士，主要从事药用植物栽培育种。通信地址：510640 广东省广州市天河区金颖西二街18号广东省农业科学院作物研究所，Tel：020-87541262，E-mail：meiyu@gdaas.cn。
基金资助:
广东省农业科学院创新基金-产业专项“金线莲缓解高尿酸血症的效果及其作用机理研究”(202148); 广东省农业科学院专家工作站项目“春砂仁(广宁)栽培技术示范与推广”(2022工作站06(2022工作站06); 肇庆市科技计划项目“南药砂仁标准化种植技术的研究与示范”(2020N13004)

Anoectochilus roxburghii (Wall.) Lindl. in Response to Heat Stress: Transcriptomic Analysis

MEI Yu¹^,²(), WANG Jihua¹^,², CAI Shike¹^,²()

¹ Guangdong Provincial Key Laboratory of Crop Genetic Improvement, Crop Research Institute Guangdong Academy of Agriculture Sciences, Guangzhou 510640
² Guangdong Provincial Engineering & Technology Research Center for Conservation and Utilization of the Genuine Southern Medicinal Resources, Guangzhou 510640

Received:2022-03-02 Revised:2022-06-05 Online:2023-01-25 Published:2023-02-01

摘要/Abstract

摘要：

为了研究高温胁迫下金线莲转录组表达特征，分析其热激响应机制。以正常培养和高温胁迫(45^oC)的金线莲(NYJ2)为材料，利用Illumina HiSeq^TM2000平台进行测序，通过Trinity软件进行De novo组装。结果共获得75688个unigene，有28323个unigene在Nr、KOG、KEGG和Swisspro数据库中得到功能注释，注释率为37.42%。其中，17532个unigene在KOG数据库中可归类到25个功能家族；10108个unigene被KEGG数据库注释到128个代谢途径中；17485个unigene被GO数据库的生物过程、分子功能和细胞组成三大功能注释到47个条目中。777个unigene在高温胁迫前后差异表达显著，其中胁迫后上调表达为362个，下调表达为415个，获得响应热胁迫的基因24个，包括热激蛋白的基因1个，PSⅠ和PSⅡ相关的基因15个、叶绿体rbcL基因3个、PLD基因2个，CAT编码基因、GAPDH基因、CYP编码基因各1个。本研究从转录组水平分析了金线莲对热胁迫的响应，这些数据将为功能基因的鉴定奠定基础，为培育耐高温金线莲品系提供了参考依据。

关键词: 金线莲, 高温胁迫, 转录组测序, 基因注释, 差异表达基因

Abstract:

The aims are to study the transcriptome expression characteristics of Anoectochilus roxburghii (Wall.) Lindl. under heat stress and to analyze its heat shock response mechanism. A. roxburghii (NYJ2) under normal culture and high temperature stress (45^oC) were used as materials and sequenced by using Illumina HiSeq^TM2000 platform, and De novo assembly was performed by Trinity software. As a result, a total of 75,688 unigenes were obtained, and 28,323 unigenes were annotated in Nr, KOG, KEGG and Swisspro database, with an annotation rate of 37.42%. Among them, 17,532 unigenes were annotated into 25 functional categories of KOG database; 10,108 unigenes were annotated into 128 metabolic pathways by the KEGG databases; and 17,485 unigenes were annotated in the GO database, which were divided into 47 functional categories through biological process, molecular function and cell composition. There were 777 differentially expressed unigenes before and after heat stress, of which 362 unigenes were up-regulated and 415 unigenes were down-regulated after stress. 24 genes were found in response to heat stress, including 1 heat shock protein gene, 15 genes related to PS Ⅰ and PS Ⅱ, 3 chloroplast rbcL genes, 2 PLD genes, 1 CAT-coding gene, 1 GAPDH gene and 1 CYP-coding gene. This research analyzed the response of A. roxburghii to heat stress at transcriptome level. These data will lay a foundation for identification of functional genes, and provide a reference basis for the cultivation of A. roxburghii heat-resistant strains.

Key words: Anoectochilus roxburghii (Wall.) Lindl., heat stress, transcriptome sequencing, gene annotation, differentially expressed genes

梅瑜, 王继华, 蔡时可. 金线莲应答高温胁迫的转录组学特征分析[J]. 中国农学通报, 2023, 39(3): 97-103.

MEI Yu, WANG Jihua, CAI Shike. Anoectochilus roxburghii (Wall.) Lindl. in Response to Heat Stress: Transcriptomic Analysis[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(3): 97-103.

图/表 3

参考文献 35

[1]	梅瑜, 邱道寿, 肖深根, 等. 筛选金线莲种质资源的通用DNA条形码序列及鉴定其混伪品[J]. 分子植物育种印刷版, 2019, 17(15):5163-5170.
[2]	童长福, 管其乾. 金线莲:下一个"冬虫夏草"[J]. 现代营销(经营版), 2010(7):32-32.
[3]	孔祥海. "药王"金线莲的自然资源初步研究[J]. 中草药, 2001, 32(2):155-157.
[4]	林碧霞. 金线莲挥发油成分的提取及体外免疫活性研究[D]. 福州: 福建医科大学, 2017.
[5]	张超, 易骏, 张若青, 等. 金线莲及其混伪品中总黄酮含量的比较研究[J]. 药学实践杂志, 2019, 37(6):495-497,526.
[6]	庞强强, 周曼, 孙晓东, 等. 菜心耐热性评价及酶促抗氧化系统对高温胁迫的响应[J]. 浙江农业学报, 2020, 32(1):72-79. doi: 10.3969/j.issn.1004-1524.2020.01.09
[7]	王发展, 金伊楠, 李子玮, 等. 干旱胁迫下外源ALA对烤烟幼苗光合特性和抗氧化能力的影响[J]. 中国烟草科学, 2020(1):22-29.
[8]	李兵. 坛紫菜转录组及应答高温胁迫的表达谱分析[D]. 厦门: 集美大学, 2013.
[9]	王伟东. 高温和干旱胁迫下茶树转录组分析及Histone H1基因的功能鉴定[D]. 南京: 南京农业大学, 2016.
[10]	李川, 乔江方, 黄璐, 等. 转录组及代谢组联合解析玉米响应花粒期高温胁迫机制[J]. 华北农学报, 2020, 35(1):8-21. doi: 10.7668/hbnxb.20190649
[11]	MEI Y, QIU D S, XIAO S G, et al. Evaluation of high temperature tolerance of different Anoectochilus germplasm resources and their physiological responses[J]. Applied ecology and environmental research, 2018, 16(5):7017-7031. doi: 10.15666/aeer/1605_70177031 URL
[12]	GRABHERR M G, HAAS B J, YASSOUR M, et al. Full-length transcriptome assembly from RNA-Seq data without a reference genome[J]. Nature biotechnology, 2011, 29(7):644-652. doi: 10.1038/nbt.1883 pmid: 21572440
[13]	CONESA A, GOTZ S, GARCIA-GOMEZ J M, et al. Blast2GO: a universal tool for annotation, visualization and analysis in functional genomics research[J]. Bioinformatics, 2005, 21(18):3674-3676. doi: 10.1093/bioinformatics/bti610 pmid: 16081474
[14]	YE J. WEGO: a web tool for plotting GO annotations[J]. Nucleic acids research, 2006, 34(Web Server issue): W293-W297.
[15]	ISELI C, JONGENEEL C V, BUCHER P. ESTScan: a program for detecting, evaluating, and reconstructing potential coding regions in EST sequences[C]. International conference on intelligent systems for molecular biology, AAAI press, 1999:138-148.
[16]	ALI M, WILLIAMS B A, MCCUE K, et al. Mapping and quantifying mammalian transcriptomes by RNA-Seq[J]. Nature methods, 2008, 5(7):621-628. doi: 10.1038/nmeth.1226 pmid: 18516045
[17]	吴雪霞, 张圣美, 张爱冬, 等. 外源褪黑素对高温胁迫下茄子幼苗光合和生理特性的影响[J]. 植物生理学报, 2019, 55(1):53-64.
[18]	蔡月琴, 宋弋, 陆銮眉. 温度胁迫下宝莲灯的生理及光合特性[J]. 热带作物学报, 2019, 40(9):1729-1736.
[19]	尹赜鹏, 鹿嘉智, 高振华, 等. 番茄幼苗叶片光合作用、PSⅡ电子传递及活性氧对短期高温胁迫的响应[J]. 北方园艺, 2019(5):1-11.
[20]	贾洪涛, 曹善东. 高温胁迫对植物光系统的影响及对策[J]. 山东林业科技, 2003(3):45-46.
[21]	SEIDLER A. The extrinsic polypeptides of photosystem II[J]. Biochim et biophysica acta, 1996, 1277(1-2):35-60.
[22]	黄巧玲, 黄杏, 孙富, 等. 低温胁迫对甘蔗叶绿体蛋白质及其相关基因表达的影响[J]. 中国农业科学, 2012, 45(24):4978-4987.
[23]	SUORSA M, Sirpio S, ALLAHVERDIYEVA Y, et al. PsbR, a missing link in the assembly of the oxygen-evolving complex of plant photosystem II[J]. Journal of biological chemistry, 2006, 281(1):145-150. doi: 10.1074/jbc.M510600200 pmid: 16282331
[24]	KAWAKAMI K, IWAI M, IKEUCHI M, et al. Location of PsbY in oxygen-evolving photosystem II revealed by mutagenesis and X-ray crystallography[J]. Febs letters, 2007, 581(25):4983-4987. pmid: 17910960
[25]	米超, 赵艳宁, 刘自刚, 等. 白菜型冬油菜RuBisCo蛋白亚基基因rbcL和rbcS的克隆及其在干旱胁迫下的表达[J]. 作物学报, 2018, 44(12):1882-1890.
[26]	吕燕, 汪芳俊, 林丽春, 等. 龙须菜中rbcL和hsp70对高温和植物激素的响应[J]. 水产学报, 2019, 43(4):886-894.
[27]	李丽, 孙健, 何雪梅, 等. 逆境胁迫下植物磷脂酶D的生理功能和作用机制综述[J]. 江苏农业科学, 2018, 46(8):9-13.
[28]	OBLOZINSKY M, BEZAKOVA L, MANSFELD J, et al. The transphosphatidylation potential of a membrane-bound phospholipase D from poppy seedlings[J]. Phytochemistry, 2011, 72(2-3):160-165. doi: 10.1016/j.phytochem.2010.11.020 pmid: 21168889
[29]	朱晓晨, 宋爱萍, 刘鹏, 等. 菊花磷脂酶Dα基因的耐逆表达特性[J]. 生态学杂志, 2014, 33(7):1847-1852.
[30]	YANG N, YUE X L, CHEN X L, et al. Molecular cloning and partial characterization of a novel phospholipase D gene from Chorispora bungeana[J]. Plant cell, tissue and organ culture, 2012, 108(2):201-212. doi: 10.1007/s11240-011-0029-1 URL
[31]	郑风荣, 李德全. 磷脂酶D(PLD)基因的结构、表达及其表达产物在信号转导中的作用[J]. 植物学报, 2002, 19(2):156-163.
[32]	GUO L, DEVAIAH S P, NARASIMHAN R, et al. Cytosolic glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenases interact with phospholipase Dδ to transduce hydrogen peroxide signals in the Arabidopsis response to stress[J]. Plant cell, 2012, 24(5):2200-2212. doi: 10.1105/tpc.111.094946 URL
[33]	YE Z B. A multiple stress-responsive gene ERD15 from Solanum pennellii confers stress tolerance in tobacco[J]. Plant and cell physiology, 2011, 52(6):1055-1067. doi: 10.1093/pcp/pcr057 URL
[34]	MEREWITZ E B, GIANFAGNA T, HUANG B R. Protein accumulation in leaves and roots associated with improved drought tolerance in creeping bentgrass expressing an Ipt gene for cytokinin synthesis[J]. Journal of experimental botany, 2011, 62(15):5311-5333. doi: 10.1093/jxb/err166 pmid: 21831843
[35]	夏凯文. 拟南芥WD40家族蛋白TAWD在抵御高温胁迫中的功能研究[D]. 武汉: 华中师范大学, 2019.

统计项目	数量
总序列数	75688
序列总长度 (bp)	64225402
鉴定的SSR总数	7026
SSR序列数	5684
至少含有1个SSR位点的序列	975
以化合物形式存在的SSR数量	655

统计项目	数量
总序列数	75688
序列总长度 (bp)	64225402
鉴定的SSR总数	7026
SSR序列数	5684
至少含有1个SSR位点的序列	975
以化合物形式存在的SSR数量	655

金线莲应答高温胁迫的转录组学特征分析

Anoectochilus roxburghii (Wall.) Lindl. in Response to Heat Stress: Transcriptomic Analysis

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 3

参考文献 35

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

作者中心

审者中心

在线期刊

联系我们

[1]	肖阳, 李庆荣, 邢东旭, 杨琼. 高温胁迫对化学感受蛋白在家蚕中肠与脂肪体中基因表达的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(6): 107-115.
[2]	肖阳, 李庆荣, 邢东旭, 杨琼. 高温胁迫对耐受性不同的家蚕品种幼虫抗氧化酶活与基因表达的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(35): 111-118.
[3]	陈柳宏, 赵春雷, 王希, 李彦丽, 丁广洲, 陈丽. 单细胞转录组测序技术及其在植物研究中的应用[J]. 中国农学通报, 2022, 38(3): 87-93.
[4]	宋磊, 次仁央金, 王小强, 何燕. 小麦对高温胁迫的响应机制研究进展[J]. 中国农学通报, 2021, 37(36): 6-12.
[5]	孙铭阳, 徐世强, 顾艳, 梅瑜, 周芳, 李静宇, 王继华. 穿心莲全长转录组测序及特性分析[J]. 中国农学通报, 2021, 37(27): 82-89.
[6]	高小宁, 吴自林, 黄咏虹, 刘睿, 齐永文. 甘蔗叶片响应褐锈病菌(Puccinia melanocephala)侵染的转录组分析[J]. 中国农学通报, 2021, 37(24): 102-109.
[7]	孙武,韩淑华,刘建民,杨甲海,姜雯,段梅堂. 不同玉米品种对小穗分化期和抽雄期高温胁迫响应差异研究[J]. 中国农学通报, 2019, 35(17): 12-19.
[8]	赵琼玲,)②金杰,) 罗会英,) 张永辉,) 何璐,) 瞿文林,) 沙毓沧. 余甘子转录组分析[J]. 中国农学通报, 2018, 34(20): 63-69.
[9]	李增富,张君诚,张杭颖,宋育红,罗菊香. 超声波辅助溶剂法提取金线莲总黄酮工艺优化[J]. 中国农学通报, 2017, 33(33): 148-158.
[10]	梅燚,祖艳侠,王薇薇,吴永成,郑佳秋,葛兆建,郭军. 外源亚精胺对高温胁迫下萝卜幼苗生长发育的影响[J]. 中国农学通报, 2017, 33(31): 33-37.
[11]	孙向伟,高飞翔. 内蒙古河套灌区油用向日葵高温胁迫的关键温度[J]. 中国农学通报, 2017, 33(25): 110-115.
[12]	尤超. 高温逆境胁迫对油桃生理特征影响的研究[J]. 中国农学通报, 2016, 32(10): 79-84.
[13]	马义虎,杨祥田. 高温胁迫对水稻的影响及其对策的研究进展[J]. 中国农学通报, 2015, 31(9): 1-8.
[14]	周媛,童俊,徐冬云,董艳芳,毛静,陈法志,谭庆,郭彩霞. 高温胁迫下不同杜鹃品种PSII活性变化及其耐热性比较[J]. 中国农学通报, 2015, 31(31): 150-159.
[15]	史彦江,宋锋惠,俞涛,罗青红,周丽. 高温胁迫下平欧杂种榛品种的耐热性研究[J]. 中国农学通报, 2015, 31(28): 23-28.