转录组研究揭示盐碱胁迫下的分子调控机制
中国土壤的盐化与碱化成分复杂且程度各不相同，植物在长期进化过程中，从分子、细胞、生理生化水平等各个层面，形成了相应的机制来应对盐碱的胁迫，使其能够适应不同环境。关于植物应对盐碱胁迫的内部调控机制的研究一直以来也是生物研究的热点内容，对胁迫的信号传递和应答过程的深入了解将有助于提高作物的逆境适应能力，实现农业的可持续发展，并保障日益增长的世界人口的粮食安全。下面总计了5篇案例，覆盖了林木、草类植物、作物、药用植物等物种。
文章一：PagWOX11/12a激活促进杨树耐盐性的PagCYP736A12基因
英文标题：PagWOX11/12a activates PagCYP736A12 gene that facilitates salt tolerance in poplar
发表期刊：Plant Biotechnol J.
影响因子：9.803
发表时间：2021/7/21
合作单位：中国林业科学研究院
主要结果：
WUSCHEL related homeobox (WOX)转录因子WOX11和WOX12调控不定根和逆境响应。其在盐胁迫耐受的生理和分子调控机制仍有待进一步研究。本文研究了84K杨树(Populus alba P. glandulosa)中PagWOX11/12a在盐胁迫中的作用及其调控机制。盐胁迫强烈诱导了根系中PagWOX11/12a的生长。在杨树中过表达PagWOX11/12a可以增强其耐盐性，可以通过促进与生长相关的生物量来证明。相比之下，盐处理PagWOX11/12a的优势抑制植株的生物量增长下降。在盐胁迫条件下，过表达的PagWOX11/12a植株比未转基因的84K植株表现出更高的活性氧(ROS)清除能力和更低的过氧化氢(H2O2)积累能力，而抑制基因表现出相反的表型。
此外，PagWOX11/12a直接结合到PagCYP736A12的启动子区，调控PagCYP736A12的表达。在过表达PagWOX11/12a的杨树中，激活的PagCYP736A12可以增强活性氧清除能力，从而降低盐胁迫下根系中H2O2的含量。这些结果支持了PagWOX11/12a在杨树盐胁迫驯化中的重要作用，表明PagWOX11/12a通过直接调控杨树中PagCYP736A12的表达，调节活性氧清除，从而增强了杨树的耐盐性。
文章二：种子内生真菌Epichloë gansuensis增强醉马草耐盐性的分子机制【不同浓度处理】
英文标题：Elucidating the Molecular Mechanisms by which Seed-Borne Endophytic Fungi, Epichloë gansuensis, Increases the Tolerance of Achnatherum inebrians to NaCl Stress
发表期刊：Int. J. Mol. Sci.
影响因子：5.923
发表时间：2021/12/7
合作单位：兰州大学
主要结果：
甘肃内生真菌增强了醉马草的耐盐性，增加了其生物量。然而，甘肃内生真菌提高寄主草耐盐性的分子机制尚不清楚。作者首先利用PacBio测序研究了醉马草的全长转录组信息。本研究共获得了738,588个全长非嵌合序列、36,105个转录本序列和27,202个完整的CDSs。共鉴定出了3558个转录因子(TFs)、15945个简单序列重复序列和963个长非编码rna。
结果表明，在NaCl浓度为0 mM和200 mM时，甘肃内生真菌在E+和E植物叶片中分别有2464和1817个基因表达差异。此外，NaCl胁迫对E+和E植株叶片中差异基因的调控量分别为4919个和502个。甘肃内生真菌差异表达了与光合作用、植物激素信号转导、氨基酸代谢、类黄酮合成过程和WRKY转录因子相关的转录本；
重要的是，在NaCl胁迫下，甘肃内生真菌上调了寄主草的生物学过程(油菜素内酯合成、氧化还原、细胞钙离子稳态、胡萝卜素合成、蛋白酶体泛素依赖蛋白分解代谢和原花青素合成)，表明寄主草对NaCl胁迫的适应能力增强。
综上所述，本研究揭示了甘肃内生真菌提高寄主耐盐性的分子机制，为利用内生菌培育耐盐牧草分子育种提供了理论依据。
文章三：比较转录组分析揭示籼粳稻苗期耐盐性差异的潜在机制
英文标题：Comparative Transcriptome Analysis Reveals the Mechanisms Underlying Differences in Salt Tolerance Between indica and japonica Rice at Seedling Stage
发表期刊：Front Plant Sci.
影响因子：5.753
发表时间：2021/10/27
合作单位：武汉大学
主要结果：
筛选和培育耐盐性较强的水稻品种是应对全球盐胁迫导致的水稻减产的有效途径。然而，品种间 特别是 亚种间 耐盐性差异的分子机制尚不清楚。本研究对 耐盐型 水稻RPY geng和 敏感型 水稻洛恢9号（Chao 2R）在盐胁迫下的转录组进行了比较分析。
盐胁迫下，Chao 2R和RPY geng的差异表达基因分别为7208和3874个。其中，两种基因型共表达的DEGs有2714个，而在Chao 2R和RPY geng中特异性表达的差异基因分别有4494和1190个。GO分析结果为两种基因型的耐盐性差异提供了更合理的解释。在盐胁迫下，Chao 2R正常生命过程基因的表达受到了严重影响，而RPY geng调控了多个胁迫相关基因的表达以适应相同强度的盐胁迫，如次生代谢过程、氧化还原过程等。此外，基于MapMan注释和转录因子鉴定，还发现了与RPY geng特异性差异基因集耐盐性相关的重要通路和转录因子(TF)。
通过Meta-QTLs定位和同源分析，在15个QTL中筛选出18个盐胁迫相关候选基因。本次研究结果不仅为水稻亚种耐盐性的差异提供了新的见解，而且还为增强水稻的耐盐性的基因编辑提供了关键的靶基因。
文章四：两种不同品种大白菜的转录组比较分析基因型揭示离子稳态是盐胁迫快速适应反应的重要生物途径
英文标题：Comparative Transcriptome Analysis of Two Contrasting Chinese Cabbage (Brassica rapa L.) Genotypes Reveals That Ion Homeostasis Is a Crucial Biological Pathway Involved in the Rapid Adaptive Response to Salt Stress
发表期刊：Front Plant Sci.
影响因子：5.753
发表时间：2021/6/14
合作单位：山东农业大学
主要结果：
盐是影响植物产量和品质的最重要的限制因素。不同品种的大白菜具有不同的耐盐性，但对其耐盐机制的研究较少。本研究通过对39个大白菜品种的发芽袋试验，确定100 mmol /L NaCl为最适处理浓度，综合比较分析，鲜重相对值和叶片电解质渗漏量相对值是鉴定大白菜耐盐性的方便指标。研究结果表明，在盐胁迫条件下，耐盐植物青花45 和 盐敏感植物碧雨春花均能实现渗透调节、离子稳态和光合作用。
并且比较了两个品种的转录组动态。共鉴定出2,859个差异表达基因，其中青花45差异表达基因数量明显少于碧雨春花。VDAC促进Ca2+的释放，间接促进Na+通过SOS2途径向液泡转运。阳离子/H(+)逆向转运蛋白17和V-H + - ATP酶促进Na+和H+的交换，维持Na+在液泡内，从而减轻盐胁迫对植物的伤害。半乳糖醇合成酶和可溶性蛋白合成的增加有助于缓解盐引起的渗透胁迫，共同调控植物的Na+含量和叶绿素的生物合成，使植物适应盐胁迫。
文章五：NaHCO3 胁迫下耐盐碱工业大麻 (Cannabis sativa L.) 的转录组测序【 处理后不同时间点取样 】
英文标题：The transcriptome of saline-alkaline resistant industrial hemp (Cannabis sativa L.) exposed to NaHCO3 stress
发表期刊：Industrial Crops and Products
影响因子：5.645
发表时间：2021/10/15
合作单位：黑龙江八一农垦大学
主要结果：
本文报道了工业大麻NaHCO3胁迫下的基因表达谱。在这项研究中，RNA-seq被用来研究基因表达分析的工业大麻根暴露于100毫米NaHCO3(以0、 1、6和12 h为不同时长)。
结果表明，植物激素信号转导与合成、苯丙素生物合成、淀粉、蔗糖、氮、氨基酸等代谢途径可能与工业大麻在NaHCO3胁迫下的响应有关。
此外，通过加权基因共表达网络分析确定了16个模块，其中6个模块与NaHCO3胁迫显著相关。这六个模块基本上富集在与内吞作用、淀粉和蔗糖代谢、氮代谢和苯丙素生物合成相关的通路中。关键通路的枢纽基因与GTP结合蛋白、谷氨酸合成酶、海藻糖磷酸、糖基转移酶和木质素合成相关。
本研究结果揭示了工业大麻对NaHCO3胁迫响应的分子机制。
