盐胁迫诱导棉花lncRNA差异表达分析

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棉花是比较耐盐的农作物之一,但是盐胁迫影响棉花产量与品质,因此关于棉花耐盐机理的研究已逐渐成为众多学者研究的焦点。到目前为止,针对棉花耐盐机理的研究大多都集中在形态学、生理生化水平上,分子机理的研究,基因研究集中在功能基因上,而棉花耐盐性与lncRNA的关系还未见报道。本实验以棉花耐盐品系山农91-11为研究材料,利用RNA-seq技术研究盐胁迫下棉花lncRNA的差异表达,可进一步了解棉花lncRNA调控耐盐的机制,为棉花耐盐性鉴定及耐盐性新品种选育提供参考。主要的研究结果如下:
  (1)测定了在盐胁迫下棉花三叶期幼苗叶片的相对含水量(RWC)、叶绿素含量(Chl)、脯氨酸含量(Pro)以及可溶性糖含量的动态变化,发现盐胁迫处理之后棉花叶片的相对含水量降低了9.87%;叶绿素含量下降,同时丙二醛含量显著升高,脯氨酸含量上升,并且可溶性糖含量与对照相比极显著增长。
  (2)利用RNA-seq技术筛选鉴定出了1117个稳定表达的lncRNAs,经过基因组定位分析发现1117lncRNAs属于基因间lncRNA(lincRNA:long intergenic non-coding RNA),通过分析lncRNA的特征特点后发现,棉花lncRNA长度、染色体上均匀分布,与其他植物相似。并且lncRNA表达量均较低,保守性较差,但具有较高的表达特异性等特点。
  (3)利用qPCR技术对44个在盐胁迫下差异表达的lncRNAs进行了验证,验证结果与RNA-seq结果基本一致。
  (4)lncRNAs功能分析发现,差异表达的44lncRNAs可能通过调控响应化学刺激、响应非生物胁迫等生物学进程的蛋白编码基因参与调控棉花的耐盐。lncRNAs可能通过内源竞争性RNA(ceRNA)作用机制调控gra-miR7502,gra-miR8876,gra-miR8693,gra-miR7504d及ghr-miR399a,ghr-156e活性参与靶标基因的表达调控。
  (5)利用qPCR技术,分析棉花lncRNA和其靶目标基因的相关性表明,在盐胁迫下lnc_388的表达上调,同时其靶基因Gh_A09G1182(亮氨酸富集重复序列)也上调表达。在盐胁迫下lnc_883上调表达,靶基因Gh_D03G0339(离子通道)也显著上调表达;棉花lncRNA与其靶标基因的共表达模式,说明这类lncRNA通过正向调控靶标基因的表达,改变盐胁迫条件下的离子代谢,适应棉花的耐盐性。
  (6)利用qPCR技术,分析棉花lncRNA与其对应miRNA的表达的相关性表明,在盐胁迫下lnc_973与ghr-miR399、lnc_253与ghr-miR156它们之间的表均一致上调表达,而在盐胁迫下ghr-miR399和ghr-miR156的靶基因也呈上调表达,这说明lncRNA与microRNA竞争结合microRNA的靶基因,降低microRNA对目标靶基因的调控。
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