跳到主要内容

耐旱普通豆品种水分亏缺引发的全基因组转录变化

摘要

背景

常见的bean (菜豆L。)是一种在世界各地种植的相关作物,主要种植在缺水的脆弱地区。由于干旱是限制全球作物生产的主要环境因素,人们已投入努力,以改善商业普通豆类品种的耐旱性。然而,这些品种的分子资料很少p .寻常的具有耐旱属性。

结果

作为第一种方法,对Pinto Saltillo (PS)、Azufrado Higuera (AH)和Negro Jamapa Plus (NP)进行表型和生理学评估,以确定这些普通豆类品种对干旱的响应结果。在此基础上,利用下一代测序方法对最耐旱品种PS在转录水平上的分子变化进行测定。RNA-Seq分析显示,许多PS基因受到干旱的动态调节。结果表明,共鉴定出1005个差异表达基因(DEGs),其中645个基因受干旱胁迫上调,360个基因受干旱胁迫下调。进一步的分析表明,对干旱反应上调的基因的富集类别适合与碳水化合物代谢(多糖代谢过程)相关的过程,特别是编码位于细胞外围的蛋白质的基因(细胞壁动力学)。在基因下调的情况下,发现了热冲击响应基因,主要与蛋白质折叠、叶绿体和氧化还原过程相关。

结论

我们的研究结果表明次生细胞壁(SCW)特性有助于p .寻常的L.抗旱性通过减轻或减轻干旱引起的渗透干扰,使品种更适应这种胁迫。综上所述,从本研究中获得的知识对于未来理解普通豆,特别是像PS这样的耐旱品种的耐旱分子机制具有重要意义。

背景

水已经成为世界农业中最重要的限制因素,因此影响着人类的福祉。世界各地人口的增加推动了对食物的巨大需求,随之而来的是森林砍伐的加剧,以创造新的农田地区。超过三分之一的地球表面由干旱和半干旱地区组成,其特点是降雨量少,与植物生产力低相似。全球变暖导致气候变化,对威胁粮食安全的农业活动产生负面影响,使这种情况进一步恶化[123.].尽管气候变化加剧了某些地区的降水,但在其他地区却造成了少雨和干旱。在México,水资源的分配是一个令人担忧的问题,因为该国一半以上的地区具有沙漠和半沙漠的特点。此外,高温和降雨不足增加了干旱地区[4].因此,许多已经面临干旱挑战的地区将在未来几十年遭受更温暖和更干燥的天气[5678].因此,干旱被认为是对世界各地植物生产力和生存产生负面影响的主要和最具灾难性的环境因素之一就不足为奇了。91011].

植物作为无柄生物,已发展出复杂的机制来应对环境挑战[1213].尽管干旱对植物造成的损害取决于其程度和强度,但它通过改变光合作用和营养同化等关键生物过程来影响植物的整体生长[1415].为了应对干旱期,植物会触发各种植物激素信号、抗氧化和代谢物生产和动员系统,以激活组织水分保持、渗透调节、膜系统完整性和气孔调节,增加根系水分吸收等,以维持生理水分平衡[1617].对于普通bean (菜豆L.)是一种起源于中美洲的豆科作物,是拉丁美洲和非洲等发展中国家必不可少的植物蛋白质来源,与其他豆科作物相比,它对干旱胁迫相对敏感[18].尽管干旱会影响普通大豆生命周期的每个阶段的生长和发育,但大多数研究都集中在营养和生殖阶段,以种子产量为主要指标[16].另一方面,栽培的普通大豆品种被划分为两个明确的遗传库(中美洲和安第斯),并按地方品种细分[1920.212223].尽管p .寻常的栽培品种的重要性及其遗传多样性,约有2900个记录[24],普通豆类基因组信息源有限。直到最近,人们做出了巨大的努力来收集p .寻常的l序列(252627282930.313233].在México,属于中美洲(杜兰戈,哈利斯科和中美洲)和安第斯(新格拉纳达)遗传地方品种被种植。

考虑到普通大豆对干旱胁迫的敏感性,提高抗旱性一直是这种重要作物育种计划的主要目标之一[183435].野生大豆是改良目前常用大豆品种的优良遗传来源,尤其是半干旱地区México的野生大豆[363738].这些努力已衍生为耐旱品种的开发,如Pinto Saltillo (PS),这是杜兰戈种族的一种商业品种[3539].尽管杜兰戈品种是唯一具有显著耐旱性的品种[23],其他品种已在México北部成功栽培。在这类品种中,有一种被称为Negro Jamapa 81的黑豆地方品种,它是在分子水平上研究最多的中美洲品种[3140414243].另一个高产大豆品种是Azufrado Higuera (AH),属于Nueva Granada品系,是México北部种植最广泛的安第斯品系[4445].

据墨西哥农业市场营销服务和发展机构(ASERCA)估计,PS、Negro Jamapa和AH占全国大豆产量的70%左右[46].因此,在这些常见的豆类基因型之间进行有关干旱衍生效应的比较是稀缺和必要的。此外,由于承受水分亏缺在植物营养阶段p .寻常的在此基础上,对干旱胁迫下的大豆品种PS、黑Jamapa Plus (NP)、黑Jamapa 81的纯化版和AH的生理参数进行了分析。在此基础上,将全基因组方法应用于最耐旱品种,即干旱2周后PS的RNA谱。综上所述,PS在生理和分子水平上的耐旱性评估揭示了这种普通豆类品种如何响应和适应干旱的假定分子机制。

结果

三种常见豆类品种对干旱胁迫的差异响应

采用抑制浇水的方法,对普通豆科植物进行了2周的渐进水分亏缺期。相比之下,对照植物一直浇水。在断水2周后,所有普通豆科植物都表现出明显的干旱症状(图5)。1a)重新对所有经过干旱处理的作物进行常规灌溉,以确定这些普通豆类品种在干旱处理后是否能够恢复。两周后,对干旱后恢复情况进行了评估。1b).相对生长(RG)值表明,在干旱胁迫2周后,所有大豆品种的生长确实放缓了(图2)。2a).在光系统II (PSII)效率的情况下,用量子产率(相当于Fv' / F(光预适应植物中开放PSII的可变与最大荧光的比值),在所有三个品种中都观察到下降(图。2b). PSII效率的降低仅适用于三叶叶,而不适用于第一个真叶(附加文件1:图S1)。与同期对照条件相比,干旱处理1周后对RG产生了负面影响,3个品种的生长能力都停止了2:图S2a)。另一方面,Fv' / F3个品种的PSII效率在干旱处理1周后下降,且在干旱处理14 d时下降更为明显。(附加文件2:图开通)。尽管生长的下降以及PSII效率遵循类似的方式,但在干旱2周后对植物鲜重和干重的测定显示出品种间的显著差异(图1)。2与NP相比,PS和AH表现出最高的FW和DW(图1)。2c和d);而PS表现为干旱胁迫后地上部分DW值最高(图1)。2d).虽然在水分充足的对照植株中观察到FW和DW值之间存在相关性,其中DW值为FW的10%,但在干旱处理下,PS品种的FW和DW值之间存在主要差异(附加文件3.:图S3)。另一方面,从恢复后的RG值来看,PS和AH品种的生长增加了,而NP则没有,证明了PS和AH在干旱胁迫后重新开始生长的能力(图1)。2a).在恢复条件下PSII效率的情况下,只有PS和NP三叶化合物能够恢复PSII效率,AH则不能(图1)。2b).一个引人注目的观察是,测量PSII效率的PS植株在重新浇水2周后没有出现叶片衰老,而AH和NP植株则出现叶片衰老(图1)。2b).最后,干旱后恢复试验组(72日龄)植物的气部和根系DW值表明,PS对照植物的生物量显著高于AH和NP(图1)。2e和f,以及附加文件3.:图S3b)。综上所述,通过对3个常见豆品种干旱胁迫后复水恢复的生理特征的测定,表明干旱胁迫下PS叶片损伤较小,地上部分DW值最高,且在对照条件下FW和DW值最高。此外,在干旱后恢复试验中,PS外观没有枯萎,叶片更绿,更健壮,表现出良好的重新启动生长能力,恢复正常的PSII效率和较高的根DW值;从而得出PS品种的抗旱性优于AH和NP品种,但后者在水分亏缺条件下也有较好的性状。

图1
图1

干旱胁迫对3个常见大豆品种表型的影响。一个。干旱胁迫两周后大豆品种的表型表现。b。恢复两周后大豆品种的表型。图片至少代表了三个独立的实验。Pinto Saltillo (PS), Azufrado Higuera (AH)和Negro Jamapa Plus (NP)。比例尺= 10厘米

图2
figure2

3种常见大豆品种对干旱的生理参数变化一个。大豆品种在干旱胁迫两周(移栽后60天)和复水化两周(移栽后74天)后的相对生长(RG)值。b。PSII效率值(Fv' / F)和恢复(重新浇水)两周后的前三个三叶叶显示。柱状上方的数字表示每种情况下的衰老叶的数量。c而且d水分充足和干旱胁迫植株(移栽后60天)地上部分鲜重(FW)和干重(DW)。e而且f对照植株和补水植株(移栽后74天)气部和根部DW分别为。Pinto Saltillo (PS), Azufrado Higuera (AH)和Negro Jamapa Plus (NP)。C、控制;D、干旱;R,复苏。从至少两个独立的生物实验中,每个实验中6到9个单株植物的平均值±SE的图形表示。单因素方差分析用于比较测量值之间的统计差异(P< 0.05)。不同的字母表示与对照植株的显著差异

干旱胁迫两周后PS的RNA谱分析

由于PS以前被描述为耐旱品种[353947],表现出比AH和NP更好的抗旱性,为了了解其抗旱性的分子机制,我们对该品种进行了评估,作为第一个方法,使用RNA-Seq技术检测了该普通豆品种空气组织的转录组。预处理读取的总次数,平均读取长度为36 bp,从5600万到5600万(表2)1).然后,读取对齐到p .寻常的参考基因组的TopHat/Bowtie,一个适合短读取的快速拼接结映射器。获得的唯一映射读的百分比很高,而没有映射的读的百分比很低1).在对照条件下,91.7%的reads在基因组中被唯一定位,而93.5%的reads在干旱条件下被定位1).考虑到FPKM值,使用Cuffdiff确定基因表达水平4:图S4)。总的来说,共鉴定出1005个差异表达基因(DEGs),其中645个基因在干旱处理后上调,而360个基因下调(表4)1和额外的文件5:表S1)。根据功能关联网络(见下文)对部分选择的DEGs进行半定量RT-PCR分析验证(图。3.和额外的文件6:图S5)。因此,PYL4, XTH6CESA4,而且CSLD5,在RNA-Seq数据中发现上调的基因,在RT-PCR分析中被证实为诱导的(图。3.和额外的文件6:图S5)。另一方面,表达HSP70HSFA2FTSH6,而且HYH根据RT-PCR的评估,在干旱胁迫条件下,这些基因在数据集中被下调。3.和额外的文件6:图S5)。在普通豆的其他两个品种AH和NP中也检测了其中的一些DEGs,显示出类似的反应,主要是对上调的基因(附加文件7:图S6)。由于半定量RT-PCR的RNA样本不同于RNAseq的RNA样本,但来自于相同对照和干旱胁迫条件下的独立实验,这种独立验证支持了我们转录组分析的可重复性和可靠性,并验证了RNA-seq数据。总之,RNA-Seq分析表明,干旱胁迫对PS的多个基因都有调节作用。

表1 PS RNA-Seq读取映射结果
图3
图3

半定量RT-PCR检测所选DEGs的验证。a.琼脂糖凝胶电泳RT-PCR分析up- (PYL4, XTH6CESA4,CSLD5)及调低(HSP70HSFA2FTSH6,HYH的基因。我们的RNA-Seq数据中的组成基因(EIF5A)及以前报告(SKIP16)用于分析。代表凝胶对应32 (CESA4 CSLD5,而且HSP70)及34 (Pyl4, xth6, hsfa2, ftsh6, hyh, eif5a,而且SKIP16)循环。(C、控制;D、干旱)。b。PCR条带密度分析用ImageJ软件进行,归一化处理用EIF5A对应于每个条件(即任意单位)的本构内部控制。至少三个独立重复的平均值±标准差的图形表示。单因素方差分析用于比较测量值之间的统计差异(P< 0.05)。测试相同基因的样本用小写字母表示。与对照样品相比,差异显著,用不同的数字表示

干旱胁迫下PS中DEGs的富集分析

PS品种对干旱胁迫的响应发生了转录变化,涉及许多上调和下调的基因(图2)。4a和附加文件5:表S1)。为了了解干旱期间这些基因的生物学意义,我们对生物过程、分子功能或细胞成分相关的上调和下调基因进行了基因本体(GO)富集分析。使用AgriGO工具进行的奇异富集分析(SEA)显示,显著的GO项在deg集合中被富集(图1)。4b).相应地,在基因上调的情况下,发现43个GO项富集(图5)。4b),其中18个对应生物过程,20个对应分子功能,5个对应细胞成分(附加文件)8:表S2)。另一方面,下调基因只包含7个氧化石墨烯项(图。4b).除了在下调基因组中发现的较低数量的GO术语外,这组DEGs不包含细胞成分分类,但分别包含3个和4个对应于生物过程和分子功能的GO术语(附加文件)8:表S2)。在上调基因对应的生物过程范畴内显著富集的第一批GO术语中,有涉及碳水化合物代谢的过程,如碳水化合物代谢过程(58个基因)、细胞葡聚糖代谢过程(18个基因)和葡聚糖代谢过程(18个基因)(图4)。4b和附加文件8:表S2)。与此一致的是,对应于Molecular function和Cellular component的GO项也表明,干旱处理过程中PS上调的基因大多参与细胞外周的碳水化合物代谢(图1)。4b和附加文件8:表S2)。在下调基因中发现氧化石墨烯术语的情况下,生物和分子过程确定了氧化还原/氧化还原酶活性类别的倾向(图。4b和附加文件8:表S2)。在下调基因中缺乏与细胞成分相关的GO术语,有助于预测这组DEGs以及上调基因的亚细胞定位。根据CELLO预测因子,细胞外蛋白(170,26.36%)和浆膜相关蛋白(131,20.31%)定位于细胞外围的蛋白比例最高,其次是核定位蛋白(187,28.99%)、细胞质(68,10.54%)、叶绿体(28,4.34%)、线粒体(23,3.57%)、溶酶体(16,2.48%)、液泡(5,0.77%)、细胞骨架(1,0.16%)和内质网(1,0.16%);(2.33%)。4c).相比之下,下调基因增加了细胞质(80,22.22%)、线粒体(31,8.61%)和叶绿体(29,8.06%)定位蛋白的比例,而降低了细胞外蛋白(38,10.56%)的比例(图1)。4d).预测上、下调基因下细胞核亚细胞定位蛋白(92,25.56%)、质膜(74,20.56%)、溶酶体(2,0.56%)、液泡(2,0.56%)、内质网(1,0.28%)和未预测蛋白(10,2.78%)的蛋白比例相似;除了一个过氧化物酶体蛋白(0.28%)外(图。4c和d)。

图4
装具

PS DEGs对干旱胁迫响应的分类。一个.维恩图显示响应干旱胁迫的上调和下调基因的数量。没有表达变化的基因也被显示出来。拟南芥中与上调和下调基因相对应的同源基因的数量如下文图所示。b。基因本体(GO)术语根据生物过程(Biological process, BP)、分子功能(Molecular function, MF)或细胞间隔(cell cell cell cell, CC)在上调和下调基因中富集或缺失。c而且d干旱胁迫下上调和下调基因的亚细胞分类

另一项分析仅考虑了拟南芥中具有同源基因的deg。4a)表现出相同的趋势,即上调的基因主要与细胞外围的碳水化合物代谢相关,而下调的基因则被归为对非生物胁迫的响应(附加文件9:图S7和附加文件10:表S3)。特别是,在生物过程类上调基因的情况下,这些DEGs在以下GO术语中被富集:细胞壁组织或生物发生、多糖代谢过程、多糖生物合成过程、碳水化合物代谢过程、细胞壁大分子代谢过程和葡聚糖代谢过程(附加文件)10:表S3)。在细胞成分类别中,这一分类表明上调的基因主要与细胞壁-膜-细胞骨架连续体(细胞外围)相关,如以下GO术语所反映:外部包覆结构、细胞壁、细胞外区域、质膜固有、锚定于膜、外质体、细胞-细胞连接和胞间连丝(附加文件)10:表S3)。另一方面,与下调基因对应的拟南芥同源基因显示出与非生物胁迫反应相关的生物过程的富集,而与细胞成分相关的GO术语则被耗尽9:图S7和附加文件10:表S3)。因此,GO富集分析表明,PS对干旱的响应上调的基因大多属于细胞外围碳水化合物代谢相关过程,而下调的基因则与非生物胁迫反应相关。

PS对干旱胁迫响应的代表性生物学途径

为了进一步揭示PS品种中响应干旱胁迫的上调和下调基因中显著富集的可能的生物学途径,利用PANTHER对拟南芥中具有同源基因的DEGs进行了分析。结果,参与多糖代谢过程的基因在PS上调基因中过度表达,而蛋白质折叠是在下调基因中富集的生物通路11:图S8)。GENEMANIA和DAVID的附加分析支持PANTHER获得的结果12:表S4)。

基于这些结果,所有拟南芥DEGs PS基因的同源物都按照细胞过程进行了分组。5和额外的文件13:表S5)。在上调基因对应的425个orthologs中,这些DEGs根据不同的细胞过程形成10组(图5)。5a和附加文件13:表S5)。细胞壁动力学组的基因最为突出(85个),其次是感知和信号传导(62个)、代谢(54个)、应激反应(46个)、转录(44个)、细胞结构和动力学(26个)、脂质代谢(20个)、激素和发育(18个)、蛋白质周转(13个)以及未分类的基因(57个)(图)。5a).另一方面,在223个下调基因的orthologs中(附加文件13:表S5),按照不同的细胞过程进行分组,结果有9组:蛋白质折叠(33)、应激反应(27)、脂质代谢(23)、激素和发育(22)、感知和信号传导(15)、细胞壁动力学(14)、转运(13)、氨基酸代谢(7)和未分类功能(69)(图S5)。5b).综上所述,拟南芥PS DEGs对应的同源分类表明,上调基因中最显著的一组属于细胞壁动力学,而蛋白折叠是下调基因中最显著的细胞过程。

图5
figure5

根据细胞过程对拟南芥PS DEGs的同源分类。一个而且b饼图顺时针显示了拟南芥同源植物PS在干旱胁迫下上调和下调基因的分类

拟南芥中异位基因与同源基因之间的功能关联网络

由于基因产物在细胞内不能独立发挥作用,因此形成了一个网络来突出不同基因之间的相互作用和关系。与上调和下调基因相对应的同源基因(附加文件13:表S5)使用String软件进行分析,构建交互网络。在用于预测关联的7种证据类型中,只有3种被指定显示:在策划数据库中的关联(浅蓝线)、共表达(黑线)和实验(紫色线)。如图所示。6在美国,大量上调和下调基因之间的相互作用比一组大小相似的随机蛋白质所预期的要多。具体来说,425个同源基因中的225个上调基因相互作用,形成了可识别的子网络(图1)。6a).对这些子网络的详细检查表明,它们与细胞壁重塑以及细胞周期、信号转导或细胞骨架组织相关(图1)。6a).值得注意的是,子网络中包含的大多数交互是来自策划数据库和共同表达的类型,但也有一些交互得到了实验数据的支持(图1)。6a和b).位于中心节点的基因参与细胞壁动力学,如CESA4纤维素合成酶A4),IRX1不规则的木质部1),IRX3不规则的木质部3),IRX6不规则的木质部6),IRX12不规则的木质部12),PGSIP1植物糖原素样淀粉起始蛋白1),PGSIP3植物糖原素样淀粉起始蛋白3)等2和额外的文件13:表S5)。另一方面,细胞周期、信号转导或细胞骨架组织子网络内的相互作用大多来自实验证据(图1)。6a).在这个子网络的情况下,基因如CSLD5纤维素synthase-like D5),TUB1微管蛋白beta 1链),TUA2微管蛋白α2链),TUA4微管蛋白alpha 4链),CYCB1;4G2 / mitotic-specific cyclin-B),CDKB2; 2细胞周期蛋白依赖性激酶B2-2),POK2Phragmoplast定向运动蛋白2)等2和额外的文件13:表S5)。最后,转录因子形成的独立网络主要参与昼夜节律(Phytoclock 1, PCL1;伪响应调节器5,PRR5;早花4,ELF4)和生长素反应(生长素反应因子4,ARF4;生长素反应蛋白IAA29和IAA306一个)。

图6
figure6

拟南芥PS DEGs同源基因在干旱胁迫下的功能关联网络。图中显示了形成网络的拟南芥同源基因(每个节点代表一个基因)。一个上调基因之间的相互作用。b下调基因之间的相互作用。c次生细胞壁纤维素合成酶复合体(CSC)的亚网络。黑色虚线矩形一个而且b指示从主网络突出或形成独立网络的子网络(转录因子)。细胞壁重构子网络中的红色虚线矩形表示来自SCW的CSC的组成部分。节点间的彩色线表示不同类型的相互作用证据:黑线表示共同表达;浅蓝线,策划数据库中的关联;紫色的线、实验

表2拟南芥PS DEGs(节点)形成子网络的代表性正交表,如图2所示。6

在223个拟南芥同源基因中,有102个基因相互作用。6b).两个从主网络突出的子网络,第一个与蛋白质折叠过程相关,而第二个由与叶绿体过程相关的基因组成(图)。6b).重要的是,第一个子网络内的相互作用大多得到了实验数据的支持(紫色线)。具体来说,参与蛋白质折叠的基因,比如HSP90.1热休克蛋白81-1),MBF1C多蛋白连接因子1c),HSP101热休克蛋白101),HSFA2热休克转录因子A2),HSP70热休克蛋白70),HSP70B热休克蛋白70B),HSC70-1热休克70 KDa蛋白1/8),ATERDJ3ADnaJ domain-containing蛋白质),ROF1Rotamase FKBP 1),HSP21热休克蛋白21),HSP23.6小热休克蛋白23.6),AT1G52560HSP20-like女伴),AT1G23100GROES-like蛋白质)形成了这个子网络(表2和额外的文件13:表S5)。第二个子网络由基因组成,如CCA1蛋白质CCA1),COL2Constans-like 2),锗硅σ因子E),HYHHY5-homolog),NCS1碱基阳离子转运体1),BBX32变数寄存器32蛋白质),FADA脂肪酸去饱和酶A),BBX31B-box结构域蛋白31).这些成分与叶绿体过程有关,主要是对光和非生物刺激的反应2和额外的文件13:表S5)。综上所述,拟南芥中一个DEGs的功能蛋白关联网络表明干旱胁迫导致了植物细胞壁动力学相关基因的上调,以及参与蛋白质折叠和叶绿体过程的基因的抑制p .寻常的PS耐旱品种。

讨论

由于缺乏关于这些品种耐旱性的分子数据p .寻常的在此,我们评估了其在干旱胁迫下的转录谱。首先,PS、AH和NP品种在干旱处理后的表型和生理变化表现出不同的响应,这与它们在受试普通豆科植物中的遗传变异性是一致的[1635414548].表型检测,结合干旱和恢复期间PSII效率等生理参数的评估,表明PS比AH和NP更耐旱(图5)。1而且2).由于干旱期间光合速率的降低主要是气孔关闭的结果,因此在PS中观察到的更好的恢复可能是有效气孔关闭调节和组织水化保护之间的控制平衡的结果,以维持干旱胁迫下的植物生长[4749505152].这样的情景可以解释在干旱胁迫下PS行为的观察,即通过FW和DW值的比较反映的其空气组织的主要生物量(附加文件3.:图S3a)。事实上,最近的一份报告发现,PS的耐旱性在一定程度上是通过在有限的供水条件下保持高光合作用速率[50].有趣的是,我们温室条件下PS的耐旱性与之前在田间条件下的相同特性的研究一致[354753].但与之前的报道显著不同的是,本研究是在植物发育的早期阶段进行的,说明PS即使在发育的早期阶段也具有抗旱能力,这是植物在这种胁迫条件下发育的优势。

另一方面,普通豆类植物利用多种机制来应对干旱,如组织水分保持、渗透调节、膜系统的完整性和气孔调节[474954555657].由于RNA-Seq技术允许探索相关的相关性并构建模型来描述生物状态[5859],使用该技术对PS转录组进行评估,使我们能够检测到PS品种对照植株和干旱处理植株在营养发育早期阶段的全球转录变异。总的来说,PS对干旱的响应上调的基因大多属于与植物细胞壁重塑和多糖代谢过程相关的过程,而被抑制的基因则与蛋白质折叠、叶绿体(主要是对光和非生物刺激的响应)和氧化还原过程相关(图1)。4和无花果。5)(请参见附加文件8:表S2和附加文件11:图S8)。因此,亚细胞定位的预测支持了在PS干旱反应期间细胞外蛋白质增加,以及细胞质、叶绿体和线粒体蛋白质百分比减少的重要性(图1)。4c和d)。干旱处理植物中发现的DEGs的解释比预期的要复杂得多,尤其是那些被下调的DEGs。然而,对GO术语、功能分类和DEGs之间的相互作用的分析有助于制定一些假设。

干旱胁迫影响植物细胞壁的完整性,从而引起复杂和动态的行为,包括其松动或收紧以维持生长[60616263].总的来说,在PS中鉴定的细胞壁相关基因主要参与次生细胞壁(SCW)动力学(图1)。6、表2,以及附加文件13:表S5)。scw是由特殊的植物细胞类型产生的,在这些细胞中对提供机械支持特别重要。简而言之,scw由纤维素、半纤维素和木质素以及细胞壁相关蛋白组成[64].纤维素合成酶复合体(CSC)负责合成用于scw的纤维素,基本上是由CesA4、CesA7和CesA8蛋白(也分别称为IRX5、IRX3和IRX1)形成的[65].有趣的是,CSC的所有核心成分都在PS中上调的基因中发现,形成了一个可在主网络中识别的子网络(图1)。6有趣的是,尽管编码CSC的突变(cesA4cesA7,cesA8)显示次生细胞壁形成的缺陷cesA8突变体对干旱和渗透胁迫的耐受性增强[66].因此,上调CESA8(和CESA4而且CESA7)强调了干旱引起的反应的复杂性,这可能取决于植物的种类和/或这些基因的组织特异性和时间表达。尽管如此,发现在答:芥光合活性是纤维素合成和沉积的主要调节因子[67]表明,PS的耐旱性是由其在有限供水条件下持续的PSII效率所决定的,从而维持其生长。当FW和DW值比较时,观察到的空气组织的主要生物量支持这一观点3.:图S3a)。从这个意义上说,研究发现参与植物细胞壁重塑的基因在PS(以及AH和NP)中上调XTH6而且CESA4基因,如附加文件所示7:图S6)对干旱胁迫的影响与几项研究一致。例如,一种名为PHB-0683的耐旱普通豆被发现可以改变细胞壁或细胞外蛋白的表达,以应对水分胁迫,这表明干旱导致了普通豆植物细胞壁结构的重要变化[68].另一种耐旱普通豆品种BAT 477也在干旱条件下进行了转录水平分析[69].在其他术语中,Pereira和合作者发现多糖代谢是干旱反应中最突出的过程之一。此外,过表达的桃红蛋白样蛋白基因(张力腿平台)已被证明可提高烟草植物的耐旱性[7071].

其他参与细胞壁重建的上调基因,如木糖葡聚糖修饰酶、内切葡聚糖酶、阿拉伯半乳聚糖蛋白、果胶酯酶、果胶裂解酶样蛋白等,也形成了一个亚网络(图1)。6和表2).这些细胞壁重构蛋白之间的相互作用由共表达支持。6A)因此,根据以前的研究结果,它们可能在耐旱性方面发挥作用[7273].的确,PGSIP1而且PGSIP3(两种参与木聚糖修饰的酶)也被发现受干旱影响上调,这表明SCW强度有助于普通豆类的耐受性[74].此外,木糖葡聚糖修饰酶(XTH)基因甜椒CaXTH3在拟南芥和番茄中)导致幼苗表现出更强的耐旱和耐盐性[7576].与上述结果一致的是,黑杨耐旱基因型中细胞壁降解酶编码基因被下调;并在干旱敏感基因型中高度诱导,导致细胞壁松动,留下衰老[77].此外,果胶甲基酯酶抑制蛋白基因(PMEI),它可以抑制降解细胞壁果胶聚合物的胞外果胶水解酶,从而增强拟南芥的耐旱性[78].除了这些证据,一个水稻突变在糖磷脂酰肌醇锚定膜蛋白编码CLD / SRL1基因在SCW形成过程中受到影响,并降低了耐旱性[79].再加上对不同植物种类的大量额外研究,耐旱性似乎与纤维素和木葡聚糖合成以及木质化的增加有关[627380818283].然而,其他研究发现,在水胁迫下,一些细胞壁相关基因的下调,或细胞壁弹性参数的增加[848586878889],表明细胞壁在发育阶段、组织、强度和时间依赖的基础上进行动态重组,以达到不同植物种类和品种对干旱反应的表现特征。

多项研究表明,细胞壁不仅起着结构作用,还能感知并将应激信号传递到细胞内部[6162].令人惊讶的是,由膜相关蛋白、跨膜受体样激酶、信号因子、细胞周期调节因子、参与细胞骨架重组的成分和phragmoplast形成的亚网络得到了实验证据的支持(图1)。6和表2).例如,纤维素合酶Like-D家族的一员,被称为CSLD5,是子网络中的一个重要节点(在AH中也被上调,如附加文件所示7:图S6)。在拟南芥的五个csld中,只有CSLD5主要在气生器官中表达[90].此外,csdl5植物对土壤水分不足造成的渗透胁迫高度敏感[91],支持了其在普通豆类中耐旱性的假定作用。虽然还不完全清楚,但似乎CSLD5CSLD5-依赖细胞壁成分在渗透胁迫耐受中起着关键作用,可能涉及活性氧的调节[91].据推测,作为细胞壁-膜-细胞骨架连续体的一部分,纤维素合成酶样蛋白可能对膨压感测很重要[92].此外,非生物胁迫引起的细胞壁扰动可能涉及不同的受体样激酶(RLKs)成员。RLKs由一个非常大的完整质膜蛋白家族组成,被认为可以感知细胞外空间环境的变化[93949596].有趣的是,Erecta),Erecta-like 1ERL1),影响耐旱和耐热特性的最佳特征基因[979899One hundred.],在上调基因的子网络中被发现(图。6和表2).另一方面,Flagellin-sensitive 2AT5G46330),另一个富含亮氨酸的受体样蛋白激酶LRR-RLK) (AT3G28040)也被发现是子网络中的重要节点(图。6和表2).由于缺乏将这些RLKs与植物干旱胁迫联系起来的文献,再加上在PS中发现了它们的上调,值得我们努力阐明它们在抗旱性中的作用(如果有的话)。虽然编码RLK由AT3G28040被预测为催化活性不高,最近的发现表明它与膜相关转录因子的物理相互作用ANAC089101].同样,这个非激活的RLK及其伙伴(ANAC089),它们在干旱胁迫响应中的假设作用值得更多的研究。最后一个叫做GTPase的酶ROP7/ARAC2突出于子网络(图。6和表2).由于LRR-RLK蛋白的胞内激酶结构域在被Rop/Rac GTPases激活时将信号转导到激酶级联,因此在该网络中发现的一些LRR-RLK可能负责干旱胁迫下细胞壁来源的信号感知和信号转导。值得注意的是,一项专注于木聚糖生物合成的研究发现ROP7/ARAC2是拟南芥和水稻中SCW生物合成的保守成分之一[102].的确,ROP7/ARAC2在拟南芥木质部分化后期特异性表达[103],表明它是SCW发育过程中的一个关键调控因子,对信号感知至关重要。总的来说,干旱胁迫似乎触发了类似于真菌细胞壁完整性通路的专用信号通路,值得未来更多的研究来揭示它们在抗旱性中的具体作用。

最后,对于那些在PS中被发现下调的DEGs,参与蛋白质折叠的基因组形成了最重要的子网络(图5)。6b和表2).植物热休克蛋白(HSPs)促进蛋白质在不同发育和不利环境条件下的折叠或组装[104105106107108109],许多研究表明它们的过表达可以提高转基因植物对干旱和高温的耐受性[110111112113114].此外,在干旱胁迫下HSPs的表达被分类为强烈的、快速的和短暂的,可能是因为植物对干旱胁迫处于紧急反应状态[115116117].这可以解释为什么我们在干旱2周后发现PS中HSPs的下调,因为它们的功能应该在干旱胁迫的开始。有趣的是,其中一个HSP编码基因对AH和NP分别显示没有或有限的下调7:图S6)。总之,干旱处理2周后,HSPs在PS中下调的发现表明,这些蛋白质在此时并不需要,而是在胁迫反应开始时才需要。这种快速和短暂的行为也适用于氧化/还原过程中发现的下调基因组,因为所谓的“氧化爆发”触发的压力是这样发生的。此外,“氧化爆发”不仅在转录水平有影响,而且在转录后调节水平也以时间依赖的方式参与[118].总之,从这项工作中获得的知识对于理解与抗旱性有关的分子机制至关重要,特别是对于像普通豆类这样的重要作物。

结论

在México中,有一些普通的大豆品种能够通过水分亏缺来抵御胁迫条件。这些耐旱品种是研究普通大豆抗旱性、利用这些基因源改良对干旱更敏感的普通大豆品种的理想系统。本研究比较了在México北部半干旱地区成功栽培的3个常见大豆品种(PS、AH和NP)的一些生理性状,特别是耐旱品种PS。这促进了该品种在植株发育早期阶段经过干旱胁迫处理后的关键DEGs的鉴定。总的来说,大部分上调的基因参与植物细胞壁动力学和多糖代谢过程,而下调的基因则与蛋白质折叠、叶绿体和氧化还原过程有关。我们的研究结果表明,SCW性质有助于p .寻常的L.通过减轻或减轻干旱引起的渗透干扰来抗旱性,使耐旱品种更适应这种胁迫。揭示耐旱性的复杂机制具有挑战性,需要进行更密集和综合的研究,以找到可作为工程和培育耐旱性作物的工具的关键功能成分或分子机制。例如,旨在提高细胞壁特性和完整性的生物技术工具可以提高未来对气候变化的适应能力。

方法

植物材料和生长条件

本研究采用了常见豆的三种著名基因型:PS、AH和NP。PS和NP属于中美洲基因库,而AH属于安第斯基因库[22].PS (FRI-040-251,104)和AH (747-FRI-001-220,995)对应的认证种子从国家林业和农业研究所(INIFAP)获得。NP (AP78/ Mo-91-92-2029-20 M基因型)品种由INIFAP-Campo Experimental del Valle del Fuerte提供,网址:México [119].种子在96%乙醇中浸泡1分钟。然后丢弃乙醇,加入50%次氯酸钠,搅拌5 ~ 12分钟,根据品种不同(AH为5分钟,PS为8分钟,NP为12分钟),不断搅拌。最后,将种子用无菌蒸馏水清洗五次,然后将其放入装有一层湿纸的无菌铝盘中。用铝箔覆盖托盘,30°C孵育一周。然后,将幼苗转移到含有无菌蛭石基质的花盆中,在温室条件下生长。每周用霍格兰基盐溶液(0.1倍至1X倍)增加浓度给所有植物浇水,以满足生长需求。在试验中,在生长发育的V4阶段(种植后45天),植株显示出三片完全展开的三叶叶,随机接受上述水分条件的处理。每个试验单元24个盆,每盆2株,设8个重复。因此,建立了没有任何处理的植物(Control)、干旱处理的植物(Drought)和干旱后恢复的植物(recovery)。 Whereas plants of the control group (C) grew under continuous irrigation, drought-treated plants (D) were subjected to a period of progressive water deficit for 2 weeks by suppression of irrigation. The drought treatment was stopped when plants showed clear symptoms of stress like small leaves, dark green foliage color, leaf wilting and folding, leaf drop, as well as premature senescence. A group of plants subjected to the drought treatment (60-days old plants after transplanting) was re-watered with Hoagland’s solution to allow plant recovery for 2 weeks and classified as post-drought recovery plants (R) (74-days after transplanting). During the experiment, phenotypic (photographic) record and physiological measurements were taken at indicated times. Finally, at the end of the experiments, aboveground plant tissues of PS cultivar (including all trifoliates, petioles, internodes, and stems, and excluding senescent primary leaves) were sampled and pooled, followed by quick-freezing with liquid nitrogen and stored at − 80 °C for further analysis. All samples from all experiments were harvested between 9:00 and 10:00 h considering circadian and temperature effects. At least two biologically independent experiments were performed for this study, and plant materials from six to nine plants were pooled for each group.

生理测量

植物生长以相对生长(RG)表示。考虑干旱处理初期株高(从基质表面到主茎尖)为1。在光系统II (PSII)效率的情况下,使用荧光计(饱和脉冲的强度约为3000 μmol.m)确定了最大量子产额(QY)−2.s−1持续约1秒)(荧光笔FP 100, PSI仪器,捷克共和国)。QY测量一般在叶尖右上方近轴侧,避免中脉。测量了所有扩展三叶叶的初生叶和中心对开叶,至少6到9个光预适应植物(相当于Fv' / F,开放PSII的变量与最大荧光的比值)从每个独立实验的每个实验条件。为了确定新鲜植物的重量,先取样根和嫩枝,然后用精密天平测量重量(Voyager®,Ohaus公司,帕西帕尼,美国)。然后,同样的样品在DHG-9145A日诺泰克烘箱中70°C干燥一周,测量干重。单因素方差分析用于比较测量值之间的统计差异(P< 0.05)。图表显示了95%置信区间的平均值。所示数据至少有两个独立实验的代表性。

RNA提取

之前汇集和冷冻的空中植物样本是通过在液氮中研磨冷冻组织而成的粉末。在对照或干旱处理条件下,每个池中每个品种6-9株。因此,在干旱或对照条件下,在两个重复中提取了12个RNA样本。提取总RNA时,使用约45 mg的粉末样品,加入700 μL的z6提取缓冲液(8 M盐酸胍,20 mM MES, 20 mM EDTA, 50 mM β-巯基乙醇,pH 7.5)。然后,加入等量的苯酚:氯仿:异戊醇(25:24:1)进行RNA提取,然后根据制造商说明使用ssDNA/RNA Clean & Concentrator™试剂盒(Zymo Research Corp, Orange, CA, USA)进行纯化。来自对照或干旱条件下样本的等量RNA被汇集在一起进行进一步分析,得到两个RNA种群,一个用于对照条件,一个用于干旱处理。RNA完整性通过琼脂糖凝胶电泳和安捷伦2100生物分析仪(安捷伦科技,帕洛阿尔托,加利福尼亚州)进行验证。

RNA-Seq分析

为了评估对照和干旱处理下PS的转录组,根据制造商的建议,使用TruSeq RNA样本制备试剂盒(Illumina, Inc., San Diego, US-CA)构建对应于每种条件的文库。简单地说,聚(A)尾mRNA被富集并裂解,然后合成第一链cDNA。随后的第二链cDNA合成和最后的反应被清除,然后进行末端修复步骤,并在3 '端添加单个腺苷酸。短片段两端连接适配器,经过36个PCR循环富集验证。cDNA片段池装载到Illumina MiSeq (Illumina, Inc, San Diego, US-CA)平台进行单端测序。使用Trimmomatic对Illumina reads (GSE123381)进行修剪和过滤[120],然后使用FastQC工具进行质量评估(https://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/).将丢弃低质量的读取,并将生成的干净数据对齐到p .寻常的参考基因组(G19833) [32]使用TopHat [121].参考基因组和基因注释p .寻常的L。v2.1从Phytozome网站(http://www.phytozome.net/).运行TopHat时,除了不匹配(−read-mismatches 2)和内含子长度(−-min-intron-length 40,−-max-intron-length 2000)之外,大多数默认设置都是对齐的。进一步的分析采用RNA-Seq分析方法,使用Tuxedo套件的程序[121122123].特别是Control (C)和Drought (D)条件下的PS转录组,使用默认参数的Cufflinks进行重构。为了生成完整的转录本用于后续的基因表达分析,随后使用Cuffmerge将组装好的转录组合并。

差异表达基因的鉴定

采用Cuffdiff比较转录本表达水平,检验两种条件间的统计学显著性[123].根据每千碱基每百万映射reads (FPKM)归一化片段对基因进行排序,以识别差异表达基因(DEGs)。通过比较干旱处理与对照条件下FPKM值,为各基因分配FPKM值。上调或下调的基因被认为是差异基因P-value≤0.05 [122].

DEGs的注释和功能分类

为了确定在DEGs组中显著富集的基因本体术语,使用免费的AgriGO在线平台(http://bioinfo.cau.edu.cn/agriGO/) (FDR修正和Fisher精确检验≤0.1)[124].在预测蛋白质亚细胞定位的情况下,使用CELLO工具[125].为了进一步分析DEGs,我们在拟南芥基因组中搜索了相应的基因同源体。然后,利用拟南芥中具有同源基因的DEGs子集,利用PANTHER (http://www.pantherdb.org/) [126].此外,根据细胞过程对这些deg进行人工分类。最后,使用String软件对拟南芥中相同的具有正交序列的DEGs子集进行分析[127,构建了一个deg的交互网络。

RT-PCR对DEGs的验证

为了验证RNA-Seq结果,我们从deg列表中选取了8个基因进行半定量RT-PCR分析。引物对设计用于PYL4吡rabactin抗性1-like 4),XTH6Xyloglucan endotransglucosylase /水解酶6),CESA4纤维素合成酶A4),CSLD5纤维素合成酶like-D5),HSP70热休克蛋白70),HSFA2热休克转录因子A2),FTSH6FTSH蛋白酶6),HYHHY5-homolog).本研究的组成基因选择自我们的RNA-Seq数据(EIF5A延伸起始因子5A)或以前报道的适合于非生物胁迫实验的基因参考文献(SKIP16SKP1 / ASK-interacting蛋白质16) [128)(附加文件14:表S6)。使用RevertAid H -第一链cDNA合成试剂盒(ThermoScientific, USA)反转录总RNA,然后进行半定量RT-PCR分析(28,30,32,34和36个循环),至少进行两次独立重复。用ImageJ 1.52a (https://imagej.nih.gov/ij/download.html),量化每个DEG的凝胶带密度值。密度值根据EIF5A得到所选DEGs的相对转录本丰度。单因素方差分析用于比较测量值之间的统计差异(P< 0.05)。图表显示了95%置信区间的平均值。

数据和材料的可用性

在当前研究中生成和分析的数据集可在NCBI-GEO(基因表达综合库)中获得,GSE123381 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE123381).

缩写

PS:

平托萨尔提略

啊:

Azufrado higuera

NP:

黑人jamapa +

度:

差异表达基因

标准铜线:

次生细胞壁

ASERCA:

Apoyos y servicios a la comercialización agropecuaria

鲁柏:

相对增长

QY:

量子产率

弗兰克-威廉姆斯:

鲜重

DW:

干重

RNA-Seq:

RNA-sequencing

FPKM:

每千碱基每百万的片段

走:

基因本体论

海:

奇异富集分析

CSC:

纤维素合酶复杂

C:

控制灌溉植物

D:

Drought-treated植物

接待员:

Post-drought复苏植物

NCBI:

国家生物技术信息中心

地理:

基因表达综合

参考文献

  1. 1.

    Hall C, Dawson TP, Macdiarmid JI, Matthews RB, Smith P.人口增长和气候变化对非洲粮食安全的影响:展望2050年。国际农业科学。2017;15:17 17。

    文章谷歌学者

  2. 2.

    Magdoff F, Tokar B.农业和粮食危机:概述。我的牧师2009;61:1-16。

    文章谷歌学者

  3. 3.

    Vermeulen S, Zougmore R, Wollenberg E, Thornton P, Nelson G, Kristjanson P,等。气候变化、农业和粮食安全:为低收入农业生产者和消费者联系研究和行动的全球伙伴关系。环境科学,2012;4:128-33。https://doi.org/10.1016/j.cosust.2011.12.004

    文章谷歌学者

  4. 4.

    Magaña五、关于墨西哥干旱研究项目的考虑。水技术科学2016;7:115-33。

    谷歌学者

  5. 5.

    Cook BI, Smerdon JE, Seager R, Coats S.全球变暖与21世纪干燥。2014年气候动力学;43:2607 - 2627。https://doi.org/https://doi.org/10.1007/s00382-014-2075-y

  6. 6.

    全球变暖下的干旱研究进展。见:Wiley跨学科评论:气候变化2011;2:45-65。https://doi.org/https://doi.org/10.1002/wcc.81

  7. 7.

    在观测和模型中,全球变暖下干旱增加。张立明。2013;3:52-8。https://doi.org/10.1038/nclimate1633

    文章谷歌学者

  8. 8.

    Trenberth KE, Dai A, van der Schrier G, Jones PD, Barichivich J, Briffa KR等。全球变暖和干旱的变化。Nat Climate Change 2014; 4:17-22。doi: https://doi.org/10.1038/。

  9. 9.

    Fahad S, Bajwa AA, Nazir U, Anjum SA, Farooq A, Zohaib A,等。干旱和热胁迫下的作物生产:植物反应和管理选择。植物科学进展2017;8:1147。https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01147

    文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  10. 10.

    林志平,张志强,张志强。植物生理生态学。第二版。纽约:施普林格;2008.

    谷歌学者

  11. 11.

    Vorasoot N, Songsri P, Akkasaeng C, Jogloy S, Patanothai A.水分胁迫对花生产量和农艺性状的影响(落花生hypogaeal .)。科学技术2003;25:283-8。

    谷歌学者

  12. 12.

    Pandey P, Irulappan V, Bagavathiannan MV, Senthil-Kumar M.非生物和生物复合胁迫对植物生长的影响及利用生理形态性状改良作物的途径。植物科学2017;8:537,http://doi.org/https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00537

  13. 13.

    Suzuki N, Rivero RM, Shulaev V, Blumwald E, Mittler R.非生物和生物胁迫组合。新植醇。2014;203:32-43。https://doi.org/10.1111/nph.12797

    文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  14. 14.

    Farooq M, Wahid A, Kobayashi N,藤田D, Basra SMA。植物干旱胁迫的影响、机制与治理。Agron sustainability development 2009; 29:185-212。

    文章谷歌学者

  15. 15.

    法特希A,塔丽DB。干旱胁迫对植物的影响及其机制。国际生命科学,2016;10:1-6。

    文章谷歌学者

  16. 16.

    Beebe SE, Rao IM, Blair MW, Acosta-Gallegos JA。普通豆类的抗旱表型分析。杂志。2013;5:123-38。

    谷歌学者

  17. 17.

    Gupta A, Rico-Medina A, Caño-Delgado AI。植物对干旱的生理反应。科学。2020;368:266-9。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  18. 18.

    Schneider KA, Rosales-Serna R, Ibarra-Perez F, Cazares-Enriquez B, Acosta-Gallegos JA, Ramírez-Vallejo P, Wassimi N, Kelly JD。改善普通大豆在干旱胁迫下的性能。作物Sci 1997; 37:43-50。http://dx.doi.org/https://doi.org/10.2135/cropsci1997.0011183X003700010007x

  19. 19.

    Beebe S, Rengifo J, Gaitan E, Duque MC, Tohme J.安第斯地区普通豆的多样性和起源。作物科学。2001;41:854 - 62。

    文章谷歌学者

  20. 20.

    贝鲁奇E,比托奇E,劳D,罗德里格斯M,比阿吉蒂E,贾迪尼A,等。基因组学的起源,驯化和进化菜豆.在:图雷博萨R, Graner A,弗里森E,编辑。植物遗传资源基因组学:第1卷遗传资源管理、测序和挖掘。荷兰多德雷赫特:施普林格;2014.p . 483 - 507。

    谷歌学者

  21. 21.

    Bitocchi E, Nanni L, Bellucci E, Rossi M, Giardini A, Zeuli PS,等。普通豆的中美洲起源(菜豆L.)是由序列数据揭示的。中国生物医学工程学报,2012;29(3):447 - 447。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  22. 22.

    郭志明,王晓燕,王晓燕,等。菜豆两大基因库的遗传多样性结构(菜豆L。,蝶形花科)。应用科学,2009;118:979-92。

    中科院文章谷歌学者

  23. 23.

    Singh SP, Gepts P, Debouck DG。普通豆的品种(菜豆蝶形花科)。经济学机器人。1991;45:379 - 96。

    文章谷歌学者

  24. 24.

    拓宽普通大豆品种遗传基础的研究进展。作物科学。2001;41:1659 - 75。

    文章谷歌学者

  25. 25.

    Blair MW, Fernandez AC, Ishitani M, Moreta D, Seki M, Ayling S,等。大豆干旱胁迫cDNA文库的构建及EST测序菜豆l .)。植物生物学。2011;11:171。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  26. 26.

    Gepts P, Aragão FJL, de Barrios E, Blair MW, Brondani R, Broughton W,等。菜豆的基因组学,菜豆是热带地区膳食蛋白质和微量营养素的主要来源。在:摩尔PH,明R,编辑。热带作物植物基因组学,第1卷。植物遗传学和基因组学:作物和模型。纽约,纽约州:施普林格;2008.113 - 43页。

    谷歌学者

  27. 27.

    刘志明,刘志明,刘志明,刘志明,刘志明,黄豆品种的鉴定与分析(菜豆L.)转录组通过大规模平行焦磷酸测序。BMC Plant Biol 2011;11:135。https://doi.org/10.1186/1471-2229-11-135

  28. 28.

    李静,戴旭,刘涛,赵春萍。豆科植物比较基因组学和转录组学综合数据库。核酸学报,2011;40(D1): D1221-9。

    PubMed公共医学中心文章中科院谷歌学者

  29. 29.

    Melotto M, Monteiro-Vitorello CB, Bruschi AG, Camargo LE。豆类植物基因表达的比较生物信息学分析菜豆l .)幼苗。基因组。2005;48:562 - 70。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  30. 30.

    Perseguini JMKC, Silva GMB, Rosa JRBF, Gazaffi R, Marçal JF, Carbonell SAM,等。开发一个适用于关联映射研究的通用bean核心集合。中国生物医学杂志2015;38:67-78。

    文章谷歌学者

  31. 31.

    Ramírez M, Graham MA, Blanco-López L, Silvente S, Medrano-Soto A, Blair MW,等。普通大豆ESTs序列分析。为功能基因组学奠定基础。植物杂志。2005;137:1211-27。

    PubMed公共医学中心文章中科院谷歌学者

  32. 32.

    Schmutz J, McClean PE, Mamidi S, Wu GA, Cannon SB, Grimwood J,等。豆的参考基因组及双驯化的全基因组分析。Nat麝猫。2014;46:707-13。https://doi.org/10.1038/ng.3008

    中科院文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  33. 33.

    Thibivilliers S, Joshi T, Campbell KB, Scheffler B, Xu D, cooper B,等。一代的菜豆无害环境技术及其调控研究Uromyces appendiculatus感染。植物生物学2009;9:46。https://doi.org/10.1186/1471-2229-9-46

    中科院文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  34. 34.

    普通豆跨种族群体耐水性的Singh SP.选择。作物科学。1995;35:118-24。

    文章谷歌学者

  35. 35.

    Terán H, Singh SP.普通豆类抗旱性的来源和系的比较。作物科学。2002;42:64e70。

    文章谷歌学者

  36. 36.

    阿科斯塔-加莱戈斯JA,罗莎莱斯-塞纳R,纳瓦雷特-玛雅R, López-Salinas E. Desarrollo de各种各样的mejorada de frijol para condiciones de riego y temporal en México。阿格利司Tec墨西哥人。2000; 26:79 - 98。

    谷歌学者

  37. 37.

    Barrios-Gómez EJ, López-Castañeda C,小桥柴田J,阿科斯塔-加莱戈斯JA, Miranda-Colín S, Mayek-Pérez N. mejoramiento的Avances en el mejoramiento genético del frijol en México por耐高温的sequía。Rev Fitotec Mex. 2011; 34:47 - 55。

    谷歌学者

  38. 38.

    Porch TG, Beaver JS, Debouck DG, Jackson SA, Kelly JD, Dempewolf H.利用野生亲缘和近缘物种使普通豆类适应气候变化。农学。2013;3:433 - 61。https://doi.org/10.3390/agronomy3020433

    文章谷歌学者

  39. 39.

    Sanchez-Valdez JA, Acosta-Gallegos FJ, Ibarra-Perez R, Rosales-Serna R, Singh SP. ' Pinto Saltillo '普通豆注册。作物科学。2004;44:1865-6。https://doi.org/10.2135/cropsci2004.1865a

    文章谷歌学者

  40. 40.

    王晓东,王晓东,等。常见的bean (菜豆l .)PvTIFY编排转录谱响应茉莉酸和磷缺乏的全球变化。BMC Plant Biol 2013;13:26。https://doi.org/10.1186/1471-2229-13-26

    中科院文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  41. 41.

    Hernández G, Ramírez M, Valdés-López O, Tesfaye M, Graham MA, Czechowski T,等。磷胁迫对大豆根系转录和代谢的影响。植物杂志。2007;144:752 - 67。

    PubMed公共医学中心文章中科院谷歌学者

  42. 42.

    Hernández G, Valdés-López O, Ramírez M, Goffard N, Weiller G, Aparicio-Fabre R,等。磷胁迫下普通豆类植物共生固氮过程中转录物和代谢谱的全局变化植物杂志。2009;151:1221-38。https://doi.org/10.1104/pp.109.143842

    中科院文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  43. 43.

    O 'Rourke JA, Iniguez LP, Fu F, Bucciarelli B, Miller SS, Jackson SA,等。基于RNA-Seq的普通豆基因表达图谱。BMC基因组学。2014;15:866。

    PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  44. 44.

    帕迪拉VI,萨利纳斯PRA,阿科斯塔GJA, Rodríguez CFG。Adaptación我们在索诺拉建立了自己的家园。México Rev Fitotec Mex. 2008; 31:225-33。

    谷歌学者

  45. 45.

    Salinas PRA, Navarro SFJ, Rodríguez CFG。Azufrado Noroeste y Azufrado Higuera, Sinaloa的新变化。INIFAP CIRNO——CEVAF。Folleto tecnico Num。11.de Noviembre 1995。

  46. 46.

    ASERCA Apoyos y Servicios la Comercialización agropecaria . 2016https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/200638/Panorama_Agroalimentario_Frijol_2016.pdf

  47. 47.

    Rosales MA, Ocampo E, Rodríguez-Valentín R, Olvera-Carrillo Y, Acosta-Gallegos J, Covarrubias AA。普通豆的生理分析(菜豆L.)品种揭示了与末端抗旱性相关的特性。植物生理与生物化学,2012;56:24-34。https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2012.04.007

    中科院文章PubMed谷歌学者

  48. 48.

    尼尔森DC,尼尔森NO。黑豆在不同生长阶段对水分胁迫的敏感性。作物科学。1998;38:422-7。

    文章谷歌学者

  49. 49.

    黄志刚,李志刚,李志刚,李志刚。大豆末端抗旱性的生理性状分析(菜豆l .)。食品与农业学报,2013;93:324-31。https://doi.org/10.1002/jsfa.5761

    中科院文章PubMed谷歌学者

  50. 50.

    Ruiz-Nieto JE, Aguirre-Mancilla CL, Acosta-Gallegos JA, Raya-Pérez JC, Piedra-Ibarra E, Vázquez-Medrano J,等。光合作用和叶绿体基因与蚕豆水分利用效率有关。植物生理与生物化学,2015;86:166-73。

    中科院PubMed谷歌学者

  51. 51.

    Tezara W, Mitchell VJ, Driscoll SD, Lawlor DW。水分胁迫通过降低耦合因子和ATP抑制植物光合作用。大自然。1999;401:914-7。https://doi.org/10.1038/44842

    中科院文章谷歌学者

  52. 52.

    徐铮,周刚,清水华。植物对干旱和补水的响应。植物信号与行为学报2010;5:649-54。https://doi.org/10.4161/psb.5.6.11398

    中科院文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  53. 53.

    Rosales-Serna R, kohasi - shibata J, Acosta-Gallegos JA, Trejo-López C, ortizz - cereceres J, Kelly JD。干旱胁迫下普通大豆品种的生物量分布、成熟加速和产量。田间作物Res. 2004;85:203e211。

    文章谷歌学者

  54. 54.

    Lizana C, Wentworth M, Martínez JP, Villegas D, Meneses R, Murchie EH,等。两个普通豆类品种对非生物胁迫的差异适应。一、干旱对产量和光合作用的影响。J Exp Bot 2006; 57:685-97。

    中科院PubMed文章谷歌学者

  55. 55.

    Costa-Franca MG, Pham-Thi AT, Pimentel C, Pereyra Rossiello RO, zuilly - fodil Y, Laffray d菜豆品种对诱导干旱胁迫的响应。environment Exp Bot 2000; 43:27 - 237。https://doi.org/10.1016/s0098 - 8472 (99) 00060 - x

    文章PubMed谷歌学者

  56. 56.

    Hieng B, Ugrinovic K, Sustar-Vozlic J, Kidrich M.不同种类的蛋白酶参与了对干旱的响应菜豆敏感性不同的L.品种。植物生理学报,2004;21(2):447 - 447。

    中科院PubMed文章谷歌学者

  57. 57.

    邵海斌,褚丽丽,贾利尔CA,赵春霞。水分亏缺胁迫诱导高等植物的解剖变化。中华生物学报2008;331:215-25。10.1016 / j.crvi.2008.01.002。

    文章PubMed谷歌学者

  58. 58.

    Van Verk MC, Hickman R, Corné MJ, Saskia P, Van wes CM。RNA-Seq:信使的启示。植物科学进展2013;18:175-9。

    PubMed文章中科院谷歌学者

  59. 59.

    王铮,Gerstein M, Snyder M. RNA-Seq:转录组学的革命性工具。Nat Rev Genet 2009; 10:57-63。10.1038 / nrg2484。

    中科院文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  60. 60.

    王晓峰,王晓峰,王晓峰,王晓峰。植物细胞壁对水分流失的适应性:干旱与干旱。杂志。2008;134:237-45。https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.2008.01134.x

    中科院文章PubMed谷歌学者

  61. 61.

    Houston K, Tucker MR, Chowdhury J, Shirley N, Little L.植物细胞壁:胁迫条件下基因响应揭示的复杂动态结构。植物科学进展2016;7:984。https://doi.org/10.3389/fpls.2016.00984

    文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  62. 62.

    李晓燕,李晓燕,李晓燕。非生物胁迫对细胞壁代谢的影响。植物。2015;4:112 - 66。https://doi.org/10.3390/plants4010112

    中科院文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  63. 63.

    吴宇,Cosgrove DJ。通过改变细胞壁延伸性和细胞壁蛋白来适应低水势。J Exp Bot 2000; 51:1543-1553。https://doi.org/10.1093/jexbot/51.350.1543

  64. 64.

    王晓燕,王晓燕,王晓燕,等。次生细胞壁的生物合成与调控。J Exp Bot. 2016; 67:515-31。https://doi.org/10.1093/jxb/erv533

    中科院文章PubMed谷歌学者

  65. 65.

    Maleki SS, Mohammadi K, Ji KS。植物细胞中纤维素合成的特性。科学通报,2016;https://doi.org/10.1155/2016/8641373

  66. 66.

    陈智,洪旭,张浩,王勇,李旭,朱建军,等。纤维素合成酶基因AtCesA8/IRX1的破坏增强了拟南芥对干旱和渗透胁迫的耐受性。植物j . 2005; 43:273 - 83。https://doi.org/10.1111/j.1365-313x.2005.02452.x

    中科院文章PubMed谷歌学者

  67. 67.

    Boex-Fontvieille E, Davanture M, Jossier M, Zivy M, Hodges M, Tcherkez G.光合活性影响拟南芥叶片纤维素生物合成及其相关蛋白的磷酸化。J Exp Bot 2014; 65:4997-5010。

    中科院PubMed文章谷歌学者

  68. 68.

    López CM,皮内达M,阿拉米洛JM。转录组对水分亏缺的响应揭示了在耐旱普通豆地方品种中磷酸盐获取的关键作用。植物(巴塞尔)。2020; 9(4): 445。https://doi.org/10.3390/plants9040445

    中科院文章谷歌学者

  69. 69.

    Pereira WJ, de Oliveira Melo AT, Guedes Coelho AS等。大豆根和叶对干旱胁迫转录响应的全基因组分析。中国生物医学杂志2020;43(1)。https://doi.org/10.1590/1678-4685-GMB-2018-0259

  70. 70.

    Rajam MV, Chandola N, Goud PS等。在转基因烟草植株中,Thaumatin基因赋予了对真菌病原体的抗性以及对非生物胁迫的耐受性。医学杂志。2007;51:135-41。

    中科院文章谷歌学者

  71. 71.

    Munis MF,涂亮,邓芳,谭杰,徐亮,徐松,龙龙,张欣。一个与棉纤维次生细胞壁发育有关的桃红蛋白样蛋白基因增强了棉纤维对棉纤维的抗性黄萎病dahliae以及转基因烟草中的其他压力。生物化学与生物物理学报2010;393:38-44。

    中科院PubMed文章谷歌学者

  72. 72.

    Rose JK, Braam J, Fry SC, Nishitani K.参与木葡聚糖内转糖基化和内水解的XTH酶家族:当前的观点和一个统一的新命名法。植物细胞物理学报2002;43:1421-35。https://doi.org/10.1093/pcp/pcf171

    中科院文章PubMed谷歌学者

  73. 73.

    非生物胁迫下的细胞壁重塑。植物科学进展2015;5:771。https://doi.org/10.3389/fpls.2014.00771

    文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  74. 74.

    Mortimer JC, Miles GP, Brown DM, Zhang Z, Segura MP, Weima T,等。拟南芥木聚糖缺乏分枝gux突变体揭示了木质纤维素生物质简化的潜力。中国科学(d辑:自然科学版)2010;

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  75. 75.

    Cho SK, Kim JE, Park JA, Eom TJ, Kim WT.非生物胁迫诱导辣椒CaXTH3的构建表达提高了转基因拟南芥植物的耐旱和耐盐性。CaXTH3编码木糖葡聚糖内转糖苷酶/水解酶同源物。2月。2006;580:3136-44。https://doi.org/10.1016/j.febslet.2006.04.062

    中科院文章PubMed谷歌学者

  76. 76.

    崔济勇,徐永思,金世杰,金wt,申杰。辣椒木葡聚糖内转糖化酶/水解酶CaXTH3的本构表达增强了番茄植株对盐和干旱胁迫的耐受性,且无表型缺陷(茄属植物lycopersicum简历。Dotaerang)。植物细胞学报2011;30:867-77。https://doi.org/10.1007/s00299-010-0989-3

    中科院文章PubMed谷歌学者

  77. 77.

    杨国强,王晓东,王晓东。黑杨树抗旱、抗旱和抗旱策略的基因调控网络(英文)杨树黑质l .)。植物物理与生物化学,2017;115:183-99。

    文章中科院谷歌学者

  78. 78.

    An shsh, Sohn KH, Choi HW, Hwang IS, Lee SC.辣椒果胶甲基酯酶抑制蛋白CaPMEI1是抗真菌活性、基础疾病抗性和非生物胁迫耐性所必需的。足底。2008;228:61 - 78。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  79. 79.

    L文强,Z敏娟,G鹏飞,Q磊,Y帅奇,M海,W刚峰,Z毛毛,L文婷,L海峰,S春海,昆明C。CLD1 / SRL1通过影响水稻细胞壁形成、表皮完整性和水分平衡来调节叶卷。植物j . 2017; 92:904-23。

    文章中科院谷歌学者

  80. 80.

    曾达涛,刘松,王旭,刘刚,金宏,董安,等。通过对比自交系的转录组和生理分析,揭示了玉米干旱响应的关键基因和途径。国际分子科学杂志2019;20:1268。https://doi.org/10.3390/ijms20061268

    中科院文章公共医学中心谷歌学者

  81. 81.

    植物细胞壁作为一种外质体智能系统的新观点。植物细胞物理学报2015;56:177-9。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  82. 82.

    Lenk I, Fisher LHC, Vickers M,等。转录和代谢组学分析表明,短柄草的细胞壁性质与耐旱性有关。国际分子科学2019;20:1758。

    中科院公共医学中心文章PubMed谷歌学者

  83. 83.

    牛磊,王伟。防御向前:作物细胞壁中的应激反应蛋白。bioRxiv 2020;https://doi.org/10.1101/2020.02.15.950535

  84. 84.

    Martínez张志强,刘志刚,刘志刚,张志刚,等。干旱胁迫对6个大豆品种渗透调节、细胞壁弹性和细胞体积的影响(菜豆l .)。欧洲农学杂志,2007;26:30-8。

    文章谷歌学者

  85. 85.

    Abebe T, Melmaiee K, Berg V, Wise RP。大麦穗的干旱响应:外稃、前稃、芒和种子中的基因表达。功能整合基因组学。2010;10:191-205。https://doi.org/10.1007/s10142-009-0149-4

    中科院文章PubMed谷歌学者

  86. 86.

    刘东,邢永青,刘东,陈文华,等。干旱胁迫下不同水稻品种叶片伸长区转录组分析。《公共科学图书馆•综合》。2013;8:e54537。https://doi.org/10.1371/journal.pone.0054537

    中科院文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  87. 87.

    拟南芥干旱胁迫的分子和生理分析揭示了植物生长适应的早期反应。植物杂志。2010;154:1254 - 71。https://doi.org/10.1104/pp.110.161752

    中科院文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  88. 88.

    Mangelsen E, Kilian J, Harter K, Jansson C, Wanke D, Sundberg E.大麦颖果发育过程中高温胁迫的转录组分析:早期胁迫响应及其对贮藏化合物生物合成的影响。摩尔。2011;4:97 - 115。https://doi.org/10.1093/mp/ssq058

    中科院文章PubMed谷歌学者

  89. 89.

    Seki M, Narusaka M, Ishida J, Nanjo T, Fujita M, ooono Y,等。利用全长cDNA芯片检测7000个拟南芥基因在干旱、寒冷和高盐胁迫下的表达谱。植物j . 2002; 31:279 - 92。https://doi.org/10.1046/j.1365-313X.2002.01359.x

    中科院文章PubMed谷歌学者

  90. 90.

    Bernal AJ, Yoo CM, Mutwil M, Jensen JK, Hou G, Blaukopf C,等。拟南芥顶端生长细胞中纤维素合成酶样基因CSLD1、CSLD2和CSLD4的功能分析。植物杂志。2008;148:1238-53。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  91. 91.

    朱晶,李波夫,Dellinger M,崔旭,张超,吴松,等。拟南芥中需要一种纤维素合成酶样蛋白来抵抗渗透胁迫。植物j . 2010; 63:128-40。https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2010.04227.x

    中科院文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  92. 92.

    朱镕基JK。植物的非生物胁迫信号与响应。细胞。2016;167:313 - 234。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  93. 93.

    多布林MS, Johnson KL, Humphries J, Newbigin EJ, Bacic a .设计植物细胞壁是一个现实的愿望还是植物代谢的可塑性胜出?生物技术,2014;26:108-14。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  94. 94.

    Lindner H, Mülle LM, boison - dernier A, Grossniklaus U. CrRLK1L受体样激酶:不只是墙中的另一块砖。植物学报,2012;15:659-69。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  95. 95.

    Osakabe Y,山口信崎K,信崎K,潘tran LS。感知环境:膜定位激酶在植物感知和响应非生物胁迫中的关键作用。J Exp Bot. 2013; 64:445-58。https://doi.org/10.1093/jxb/ers354

    中科院文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  96. 96.

    王晓燕,王晓燕,王晓燕,等。植物生长控制与细胞壁信号转导。植物学报,2012;63:381-407。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  97. 97.

    Masle J, Gilmore SR, Farquhar GD。ERECTA基因调控拟南芥植物蒸腾效率。大自然。2005;436:866 - 670。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  98. 98.

    Sánchez C, Estévez J,略伦特F, Hernández C, Jordá L, Pagán I,等。ERECTA受体样激酶调节拟南芥细胞壁介导的对病原体的抗性。植物-微生物相互作用。2009;22:953-63。

    文章中科院谷歌学者

  99. 99.

    沈辉,钟旭,赵芳,王燕,闫斌,李强,等。过表达受体样激酶ERECTA可提高水稻和番茄的耐热性。生物科技Nat》。2015;33:996 - 1003。https://doi.org/10.1038/nbt.3321

    中科院文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  100. One hundred.

    zten M, Snoek LB, Proveniers M, peters AJ。ERECTA的许多功能。植物学报2009;14:214-7。

    PubMed文章中科院公共医学中心谷歌学者

  101. 101.

    Jones AM,宣毅,徐敏,王瑞生,何超,Lalonde S,等。边界控制——拟南芥膜连接互作组。科学。2014;344:711-6。https://doi.org/10.1126/science.1251358

    中科院文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  102. 102.

    Oikawa A, Joshi HJ, Rennie EA, Ebert B, Manisseri C, Heazlewood JL等。拟南芥和水稻木聚糖和次生壁发育相关基因的综合鉴定方法。《公共科学图书馆•综合》2010;5 (11):e15481。https://doi.org/10.1371/journal.pone.0015481

  103. 103.

    Brembu T, Winge P, Bones AM。小的GTPase AtRAC2/ROP7在拟南芥木质部分化后期特异表达。J Exp Bot. 2005; 419:2465-76。

    文章中科院谷歌学者

  104. 104.

    赵毅,崔玉杰。核定位的HSP70使植物具有热保护活性和耐旱能力。Biotechnol。2009;31:597 - 606。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

  105. 105.

    Driedonks N, Jiemeng X, Peters JL, Park S, Rieu I.热休克因子、热休克蛋白和氧化还原系统之间的多层次相互作用调节热适应。植物科学进展2015;6:999。https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00999

    文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  106. 106.

    甘蓝型油菜Hsp90转录本的低温诱导积累。植物杂志。1995;107:915-23。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  107. 107.

    Lopez-Matas MA, Nuñez P, Soto A, Allona I, Casado R, Collada C,等。板栗茎中组成性积累的细胞质小热休克蛋白的低温保护活性受到低温和高温的上调。植物杂志。2004;134:1708-17。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  108. 108.

    Sabehat A, Lurie S, Weiss D.低温下小热休克蛋白的表达。可能在防止冷伤方面起作用。植物杂志。1998;117:651-8。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  109. 109.

    拟南芥热休克蛋白和转录因子的转录谱分析揭示了热应激和非热应激反应途径之间的广泛重叠。BMC基因组学。2007;8:125。

    PubMed公共医学中心文章中科院谷歌学者

  110. 110.

    陈娟。植物生殖耐热性的增强。《公共科学图书馆•综合》。2015;10:e0122933。https://doi.org/10.1371/journal.pone.0122933

    中科院文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  111. 111.

    赵毅,洪CB。烟草NtHSP70-1基因的过表达与植物的抗旱性有关。植物细胞杂志2006;25:349-58。

    中科院PubMed文章谷歌学者

  112. 112.

    高等植物对温度胁迫的适应反应:耐温基因工程方法。植物学报2002;53:225-45。

    中科院PubMed文章谷歌学者

  113. 113.

    李智,张磊,王安,徐旭,李娟。番茄热胁迫转录因子SlHsfA3异位过表达增强了转基因拟南芥萌发的耐热性和盐敏性。《公共科学图书馆•综合》。2013;8:e54880。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  114. 114.

    Queitsch C, Hong SW, Vierling E, Lindquist S.热休克蛋白101在拟南芥的耐热性中起关键作用。植物细胞。2000;12:479 - 92。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  115. 115.

    植物热休克蛋白:一个小回顾。沙特国王大学学报2011;23:39 - 50。

    文章谷歌学者

  116. 116.

    王东,潘勇,赵旭,朱亮,付波,李卓。水稻干旱响应性基因组时空基因表达谱分析。BMC基因组学。2011;12:149。

    PubMed公共医学中心文章中科院谷歌学者

  117. 117.

    张磊,赵洪红,董清良,张媛媛,王艳梅,李海辉,等。大豆HSP70基因家族的全基因组分析及干旱和高温处理下的表达谱分析大豆l .)。植物科学进展2015;6:773。

    PubMed公共医学中心谷歌学者

  118. 118.

    王晓燕,王晓燕。植物核转录的redox依赖性调控。J Exp Bot 2018;69(14): 3359-3372。https://doi.org/10.1093/jxb/ery130

  119. 119.

    Salinas PRA, Acosta GJA, López SE, Torres ECA, Ibarra PFJ, Félix GR. Rendimiento y características morfológicas relacionada con tipo de plana直立植物和frijol riago。Rev Fitotec Mex 2008; 31:1-9。

    谷歌学者

  120. 120.

    Bolger AM, Lohse M, Usadel B. Trimmomatic:一种用于Illumina序列数据的灵活微调器。生物信息学。2014;30:2114-20。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  121. 121.

    Trapnell C, Pachter L, Salzberg SL. TopHat:发现RNA-Seq的剪接连接。生物信息学。2009;25:1105-11。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  122. 122.

    高志强,陈志强。利用TopHat和袖扣分析RNA-Seq数据。方法Mol Biol. 2016; 1374:339-61。https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3167-5_18

    中科院文章PubMed谷歌学者

  123. 123.

    Trapnell C, Roberts A, Goff L, Pertea G, Kim D, Kelley DR,等。TopHat和袖扣RNA-Seq实验差异基因和转录本表达分析。Nat Protoc。2012;7:562 - 78。

    中科院PubMed公共医学中心文章谷歌学者

  124. 124.

    田涛,岳亮,恒宇,齐燕,辛燕,周东等。agriGO v2.0:面向农业社区的GO分析工具包,2017更新。诊断。酸Res 2017; 45 (W1): W122-W129。https://doi.org/10.1093/nar/gkx382

  125. 125.

    于春春,陈永春,陆春春,黄家杰。蛋白质亚细胞定位预测。蛋白质结构功能生物信息学2006;64:643-51。https://doi.org/10.1002/prot.21018

    中科院文章谷歌学者

  126. 126.

    Mi H, Anushya M, Paul DT。利用PANTHER分类系统进行大规模基因功能分析。Nat Protoc。2013;8:1551 - 66。https://doi.org/10.1038/nprot.2013.092

    中科院文章PubMed公共医学中心谷歌学者

  127. 127.

    斯克拉奇克D, Morris JH, Cook H, Kuhn M, Wyder S, Simonovic M,等。2017年的STRING数据库:质量控制的蛋白质-蛋白质关联网络,可广泛访问。核酸学报2017;45:D362-8。https://doi.org/10.1093/nar/gkw937

    中科院文章PubMed谷歌学者

  128. 128.

    Borges A, Tsai SM, Caldas DGG。大豆在生物和非生物胁迫下RT-qPCR规范化内参基因的验证。植物细胞杂志2012;31:827-38。

    中科院PubMed文章公共医学中心谷歌学者

下载参考

致谢

我们感谢INIFAP-Campo Experimental del Valle del Fuerte捐赠的经过认证的NJP、PS和AH种子;我们也感谢来自Unidad Universitaria de Secuenciación Masiva-Universidad Nacional Autónoma de México (usma - unam)的Ricardo Alfredo Grande Cano博士为Illumina RNA测序。

资金

MAVL、AAB和MLM感谢邮政所Politécnico Nacional-Secretaría de Investigación y Posgrado提供的资金,感谢它通过“为一个自由的国家提供服务,为一个自由的国家提供服务biotecnológicas”的大型项目提供资金。AAB、MAVL也感谢巴西国家科学协会(Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología)对JGJ通过Cátedras CONACYT 1452项目参与的财政支持。

作者信息

从属关系

作者

贡献

AAB和MAVL构思、设计和指导了该项目。AAB、MAVL和KLC进行了实验和材料和数据收集。SRM对部分生物信息分析和实验室支持做出了贡献。JG致力于生物信息学、RT-PCR和数据分析。MAVL和MLM参与了研究的构思、计划、工作的监督和资金的获取。所有的作者都为这部作品做出了实质性的智力贡献,并编辑了最终的手稿。

相应的作者

对应到Analilia Arroyo-Becerra

道德声明

伦理批准和同意参与

不适用。

同意出版

不适用

相互竞争的利益

作者声明他们没有竞争利益。

额外的信息

出版商的注意

施普林格自然对出版的地图和机构附属的管辖权要求保持中立。

补充信息

附加文件1:图S1。

三种常见大豆品种首真叶和三叶叶对干旱胁迫的PSII响应效率一个光系统II效率(Fv' / F)在干旱处理两周后的第一批真叶。b, c而且dFv' / F三叶化合物1 2 3。Pinto Saltillo (PS), Azufrado Higuera (AH)和Negro Jamapa Plus (NP)。C、控制;D,干旱。从至少两个独立的生物实验中,每个实验中6到9个单株植物的平均值±SE的图形表示。不同的字母表示与对照植株的显著差异。

附加文件2:图S2。

RG和Fv' / F3个常见大豆品种的抗旱恢复值。一个而且b。RG和Fv' / F分别按干旱胁迫前(第0天)和干旱胁迫后(第7天和第14天)以及复水胁迫后(第28天)的时间值。所示Fv' / F值对应于所有实验的所有三叶状体进行的测量,在某些情况下从至少3到8不等。在每种情况下,C、D和R分别对应Control、Drought和Recovery。图示了至少两个独立的生物实验。该图是图的延伸。2a和b. Pinto Saltillo (PS), Azufrado Higuera (AH)和Negro Jamapa Plus (NP)。

附加文件3:图S3。

3个常见大豆品种地上部分水分与水分的关系。干旱胁迫两周后,三个大豆品种对应的FW(黑色虚线条)和DW(带有对角条纹的白色条)值(一)经过两周的恢复(b).FW的值对应于左侧,而DW显示在右侧。对照样品在FW和DW值方面表现出10倍的轻微下降关系。显著差异(P< 0.05)以不同字母表示。Pinto Saltillo (PS), Azufrado Higuera (AH)和Negro Plus (NP)。C、控制;D,干旱。

附加文件4:图S4。

PS转录组分析的稳健性一个对照和干旱条件下所有基因表达水平(log10 FPKM)分布的密度图。b在对照(x轴)和干旱(y轴)条件下基因表达值的散点图。每个点代表在两种评估条件下的基因表达。这两个情节都是由CummeRbund创作的。

附加文件5:表S1。

PS对干旱胁迫响应的DEGs列表(Excel文件)

附加文件6:图S5。

从独立试验验证PS DEGs对干旱的响应。在32个循环中显示上调基因(上图)和下调基因(下图)的半定量RT-PCR。PYL4、XHT6 CESA4,而且CSLD5对应上调的基因,而HSP70、HSFA2 FTSH6,而且HYH都是被下调的。SKP16作为本构控制。C和D表示控制和干旱。N (No cDNA)和-RT为RT-PCR实验的对照。M为分子标记(DNA梯子)。

附加文件7:图S6。

dag在AH和NP品种中的表达水平。一个。根据图中网络选取的deg。6表示其在AH和NP中的表达水平(框内)。同组基因在PS中的表达如图所示。3..b和c. PCR条带密度分析用ImageJ软件进行,用EIF5A分别对应于AH和NP中各条件(即任意单元)的本构内部控制。至少三个独立重复的平均值±标准差的图形表示。单因素方差分析用于比较测量值之间的统计差异(P< 0.05)。测试相同基因的样本用小写字母表示。与对照样品相比,差异显著,用不同的数字表示。C和D分别表示Control和Drought;M为分子标记(DNA梯子)。(CSLD5在PCR条件下NP中未检测到)。

附加文件8:表S2。

干旱胁迫下PS的DEGs中丰富的基因本体术语(pdf)

附加文件9:图S7。

拟南芥中基因本体论术语在基因序列中丰富。在拟南芥同源基因(分别为425和223)的上调和下调基因中,GO项增加或减少。分类是根据生物过程(BP),分子功能(MF)或细胞间隔(CC)。

附加文件10:表S3。

拟南芥PS DEGs的基因本体论词汇丰富,以应对干旱胁迫(pdf)

附加文件11:图S8。

拟南芥PS DEGs同源基因中响应干旱胁迫的丰富生物通路。将deg输入表中统计上富集过或富集不足的生物通路(右侧饼图)与总数的参考表进行比较拟南芥基因(饼图在左边)使用费雪精确测试。一个PANTHER饼图(右)表达上调基因中过度表达的生物通路。b对应下调基因的饼图(右)显示了这组DEGs中未被表达的生物通路。

补充文件12:表S4。

GENEMANIA和DAVID函数注释(Excel文件)

附加文件13:表S5。

拟南芥PS DEGs对干旱胁迫响应的原系分类(Excel文件)

附加文件14:表S6。

本研究使用的寡核苷酸(pdf)

权利和权限

开放获取本文遵循创作共用署名4.0国际许可协议(Creative Commons Attribution 4.0 International License),该协议允许在任何媒体或格式中使用、分享、改编、分发和复制,只要您给予原作者和来源适当的署名,提供创作共用许可协议的链接,并说明是否有更改。本文中的图片或其他第三方材料包含在文章的创作共用许可中,除非在材料的信用额度中另有说明。如果材料不包含在文章的创作共用许可中,并且您的预期用途不被法律法规允许或超出了允许的用途,您将需要直接从版权所有者那里获得许可。欲查看此许可证的副本,请访问http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.创作共用公共领域奉献放弃书(http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/)适用于本文提供的数据,除非在数据的信用额度中另有说明。

再版和权限

关于这篇文章

通过CrossMark验证货币和真实性

引用这篇文章

格雷戈里奥·豪尔赫,J. Villalobos-López, m.a., Chavarría-Alvarado, K.L.et al。耐旱普通豆品种水分亏缺引发的全基因组转录变化BMC植物杂志20.525(2020)。https://doi.org/10.1186/s12870-020-02664-1

下载引用

关键字

  • 菜豆
  • p .寻常的
  • 干旱
  • 非生物胁迫
  • 细胞壁
  • RNA-seq