基于转录组筛选胀果甘草根系盐胁迫响应关键基因

摘 要： 胀果甘草是种植面积最广且适宜新疆气候的一种甘草品种。盐胁迫条件会特异性诱导胀果甘草中部分基因的表达，在转录组水平上研究差异表达基因应对胁迫的表达模式，更有利于阐明抗逆调控的分子机制。本研究利用高通量测序技术Illumina2000 对盐胁迫处理后的胀果甘草根系进行转录组测序，鉴定到2 866 个诱导上调表达的基因，1 321 个诱导下调表达的基因。对所有差异表达基因进行GO分析发现，这些基因主要参与酶活性变化、离子结合、氧化还原过程、防御反应等。此外，通过KEGG分析发现，差异表达基因主要富集在核糖体、氧化磷酸化、疾病调控等代谢通路。本研究对胀果甘草抗盐基因挖掘和今后采用分子生物学手段培育甘草新品种具有重要意义。

关键词： 胀果甘草；盐胁迫；差异表达基因

中图法分类号： S 文献标识码： A 文章编号： 1000-2324（2024）04-0605-08

甘草属于豆科（Leguimnosae）甘草属（Glycyrrhiza L.），是多年生草本植物，具有很高的药用价值，在水土资源保护和工业领域也发挥着重要的作用［1］。甘草是干旱地区的自然资源之一，具有良好的抗逆性，广泛分布在北纬N36°～N57°、东经0～E126°、从低于海平面90 米到3 000多米的北半球。新疆作为重点产区之一，主要种植乌拉尔草（Glycyrrhiza uralensis）、光果甘草（Glycyrrhiza glabra）、胀果甘草（Glycyrrhizainflata）［2］，其中喀什、阿克苏等南疆地区的甘草产量占全疆甘草产量的70%左右［3］。胀果甘草生长环境年降水量达到4-70 mm，年蒸发量在2 200-3 000 mm左右［4］。新疆的胀果甘草不仅是一种传统药材，同时还对调节新疆的干旱气候和保护荒漠性地表具有重要作用。全球有7%左右的土地受盐渍化威胁，我国是土壤盐渍化水平比较严重的国家［5］。其中，新疆灌区盐渍化耕地面积占新疆灌区耕地总面积的32.07％［6］。盐胁迫会严重损害细胞膜的完整性，影响植物的次级代谢产物和内源激素的含量以及植物的正常光合作用［7］，减缓植物生长过程并加速植物衰老过程，造成农作物产量和质量下降，制约农产品及经济的发展。为应对不良环境的影响，植物自身往往形成一系列防御措施来缓解外界胁迫造成的伤害，包括改变渗透调节物的含量、调控促分裂原活化蛋白激酶级联途径中的相关酶类及代谢产物、形成离子区域隔离、调控耐盐信号传导途径中的相关酶类、调节转录因子在胁迫应答过程中的表达等。

随着转录组测序技术的不断成熟，诸多动植物、微生物均通过转录组测序获得物种的基因信息。在本研究中，我们利用盐胁迫处理后的胀果甘草进行转录组测序，挖掘多个抗逆基因，通过对胁迫条件下的基因变化情况进行分析，揭示胀果甘草应对盐胁迫的调控机制。这项研究为挖掘胀果甘草抗盐相关基因及其在植物分子育种中的应用提供理论依据。