通过对形态生理反应、体内平衡和转录组分析的综合分析，揭示了异体四倍体油菜籽对盐度的系统性抗性gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

在世界范围内，盐度严重抑制作物生长、产量和质量。异源四倍体油菜籽(gydF4y2Ba芸苔属植物显著gydF4y2BaL.)是一种主要的糖类油料作物，易受盐度影响。了解油菜籽抗盐的生理和分子策略，是开发高抗盐品种的有效策略。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

首先，在高盐度条件下发现了油菜叶片的早期衰老和根系生长受到抑制。电镜分析表明，在200mm NaCl处理下，叶片毛状体和气孔减少，胞浆裂解和叶绿体降解减少。初级和次级代谢产物分析表明，盐胁迫导致花青素、渗透调节物质、脱落酸、茉莉酸、果胶、纤维素、活性氧和抗氧化活性明显增加，光合色素、吲哚乙酸、细胞分裂素、赤霉素和木质素显著降低。ICP-MS辅助离子组学结果表明，盐度显著抑制了氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、硼等必需元素的吸收，并诱发了钠钾比的升高。全基因组转录组分析表明，差异表达基因主要参与光合作用、刺激反应、激素信号的生物合成/转导和盐胁迫下营养物质的转运。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

高分辨率的盐反应基因表达谱有助于高效地鉴定调控植物耐盐性的中心成员。这些研究结果可提高对盐胁迫的形态生理和分子响应的综合综合认识，为耐盐作物品种的遗传改造提供优良的遗传资源。gydF4y2Ba

土壤盐渍化是世界范围内农业作物高产优质的严重限制因素[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba2gydF4y2Ba］．据认为，约50%的耕地受到盐度的不利影响，而且由于全球极端气候的出现和过度使用高盐灌溉水，这一比例估计将继续增加[gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，gydF4y2Ba5gydF4y2Ba］．土壤盐分通过两阶段生理功能障碍抑制作物生长和发育，进而降低产量:(i)渗透胁迫降低水势(ii)离子毒性扰乱离子稳态[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba］．这些应激与多种生物过程的紊乱有关，包括细胞内稳态失衡、氧化应激、必需营养功能障碍、蛋白质合成中断、器官生长迟缓，甚至植物死亡[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

在高等植物中，保持低钠gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba水平和K的合适范围gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/ NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba细胞内的比例是提高植物抗盐能力所必需的[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba，gydF4y2Ba8gydF4y2Ba］．钠过量积累gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba在植物中，主要有以下三种方法:(i)抑制NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba(2)钠含量升高gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba(iii)强化NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba细胞内部位流出[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba10gydF4y2Ba］．在盐度胁迫下，部分非选择性阳离子通道(NSCCs)、KgydF4y2Ba^+gydF4y2Bapermeasure和其他类型的转运体允许NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba进入植物细胞[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．因此，维持适当的离子稳态是植物抗盐的重要策略。gydF4y2Ba盐过度敏感gydF4y2Ba（gydF4y2Ba紧急求救信号gydF4y2Ba)信号通路及gydF4y2Ba非选择性阳离子通道gydF4y2Ba（gydF4y2BaNSCCsgydF4y2Ba)是调节根Na的关键gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba流入及流出量[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba，gydF4y2Ba13gydF4y2Ba］．NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/小时gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba反转运体(NHXs)介导Na的转运gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba进入液泡，并对液泡钠有贡献gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba这是植物SSR的关键。此外，增强亲和性渗透物、抗氧化剂和多胺的生物合成，维持活性氧(ROS)和植物激素的内稳态也是植物抗盐胁迫的关键策略[gydF4y2Ba14gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

异源四倍体油菜籽(gydF4y2Ba芸苔属植物显著gydF4y2BaL.)广泛用于生产食用植物油、牲畜蛋白粉和工业生物柴油[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba］．异源四倍体油菜(AgydF4y2Ba_ngydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_ngydF4y2BaCgydF4y2Ba_ngydF4y2BaCgydF4y2Ba_ngydF4y2Ba， ~ 1345 Mb, 2gydF4y2BangydF4y2Ba= 4gydF4y2BaxgydF4y2Ba= 38)来源于它的二倍体祖先gydF4y2Bab·拉伯gydF4y2Ba(一个gydF4y2Ba_rgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_rgydF4y2Ba， ~ 485 Mb, 2gydF4y2BangydF4y2Ba= 2gydF4y2BaxgydF4y2Ba= 20) [gydF4y2Ba16gydF4y2Ba),gydF4y2Bab . oleraceagydF4y2Ba(CgydF4y2Ba_ogydF4y2BaCgydF4y2Ba_ogydF4y2Ba， ~ 630 Mb, 2gydF4y2BangydF4y2Ba= 2gydF4y2BaxgydF4y2Ba= 18) [gydF4y2Ba17gydF4y2Ba，gydF4y2Ba18gydF4y2Ba，gydF4y2Ba19gydF4y2Ba])。油菜基因组包含大量的重复染色体段和同源基因组区，进一步导致多基因家族的形成[gydF4y2Ba18gydF4y2Ba，gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

盐度极大地阻碍油菜籽生物量和种子产量[gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba］．尽管有各种关于提高油菜籽耐盐性的出版物，但在这方面取得的进展有限[gydF4y2Ba21gydF4y2Ba，gydF4y2Ba22gydF4y2Ba，gydF4y2Ba23gydF4y2Ba］．全面了解耐盐的形态生理和分子机制，有助于提高作物在盐胁迫下的生产性能。选育性能优良的耐盐油菜籽基因型是在盐胁迫下保持最佳产量的合理解决方案[gydF4y2Ba24gydF4y2Ba］．研究了油菜籽植株对盐度的形态生理响应，并研究了油菜籽幼苗对盐度响应的全基因组转录谱。本研究可丰富油菜抗盐的形态生理策略，盐响应差异表达核心基因的鉴定可为油菜耐盐种质分子育种提供优质遗传资源。gydF4y2Ba

油菜对盐度的形态响应gydF4y2Ba

在0(对照)、50 mM、100 mM、150 mM、200 mM和250 mM NaCl条件下，选择最适宜的NaCl浓度进行油菜耐盐性研究。与对照相比，当NaCl浓度高于100 mM时，油菜植株开始出现明显的生长迟缓，包括叶片坏死和根系抑制(图1)。gydF4y2Ba1gydF4y2Baa, b).盐诱导的生长抑制还表现为茎和根生物量的显著减少(图2)。gydF4y2Ba1gydF4y2Bac).在200 mM NaCl处理下，茎干重和根干重降低达50%。gydF4y2Ba1gydF4y2BaC)，在随后的盐度实验中使用，在之前的研究中也被广泛应用[gydF4y2Ba25gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

在本研究中，在200 mM NaCl处理下，没有观察到根/冠比的显著变化(图1)。gydF4y2Ba1gydF4y2Bad).随后，确定盐度对嫩枝和根系生长的具体影响(图5)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba情况)。盐度使总叶面积减少了40%(图4)。gydF4y2Ba1gydF4y2Bae).然而，在盐度条件下，比叶重增加了一倍(图5)。gydF4y2Ba1gydF4y2BaF)，表明叶厚显著增加。相反，盐度导致根系结构相关参数的显著减少，包括最大长度(图1)。gydF4y2Ba1gydF4y2Bag)，总长度，体积，表面积，平均直径(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Bah)。gydF4y2Ba

利用扫描电镜观察幼叶表皮的毛状体和气孔形态，利用透射电镜观察细胞器损伤情况，从而观察在对照和盐胁迫条件下形成形态差异的细胞内超微结构(图1)。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．与对照相比，盐度处理显著减少了叶片毛状体的数量(图1)。gydF4y2Ba2gydF4y2Baa, b)。然而，在对照和盐度条件下，叶片毛状体的整体形态和表面乳突没有明显改变(图1)。gydF4y2Ba2gydF4y2Bac, f)。与对照相比，盐度条件下气孔数明显减少(图1)。gydF4y2Ba2gydF4y2Bag和h)。此外，在盐度条件下，叶片表面的蜡皮比对照条件下要大(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Bai, j)。此外，盐度条件下气孔的闭合程度高于对照条件(图1)。gydF4y2Ba2gydF4y2Bak, l)。盐胁迫下叶绿体中淀粉粒数量明显减少，导致细胞分离，质膜萎缩，即质浆溶解(图1)。gydF4y2Ba2gydF4y2Bam p)。gydF4y2Ba

油菜籽植物对盐度的生理响应gydF4y2Ba

在对照和盐胁迫条件下的差异形态分析的基础上，进一步探讨了盐胁迫下油菜植株的生理变化。结果表明，盐度对净光合速率有负面影响，使净光合速率降低了20%以上(图5)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Baa).除了在盐度条件下扫描显微镜发现气孔数和电导减少外(图5)。gydF4y2Ba2gydF4y2Baa, d)，气孔导度降低了一半以上(图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Baa).气孔导度的降低与细胞内CO的减少有关gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba浓度，大约减少了四分之一(图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Baa).此外，盐度条件下油菜植株的蒸腾速率明显低于对照条件(图1)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba一个)。gydF4y2Ba

SPAD值(代表叶片叶绿素含量)的测定也表明，盐度抑制了油菜籽植物的光合作用。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bab).进一步研究了盐度对光合色素的影响。无一例外，总叶绿素(包括叶绿素a和叶绿素b)和类胡萝卜素(包括叶黄素和胡萝卜素)的浓度均显著降低(图1)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bac).叶绿素浓度比gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba对叶绿素gydF4y2BabgydF4y2Ba在盐度条件下明显高于对照(图5)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bad).此外，盐度降低了叶绿素总浓度与类胡萝卜素浓度的比值(图5)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bad).花青素的过量积累也被观察到，这从其浓度在盐度下显著增加得到了验证(图5)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bae)。gydF4y2Ba

为了进一步了解油菜籽植物对盐度的生理响应，对可能参与SSR调控的一些关键代谢物进行了检测。盐胁迫后油菜嫩枝和根部可溶性蛋白、脯氨酸、丙二醛(MDA)和可溶性糖的浓度均显著升高(图5)。gydF4y2Ba4gydF4y2Baa).在本研究中，与对照条件相比，在盐度条件下，油菜植株茎部和根部的甜菜碱浓度均未发生显著变化(图1)。gydF4y2Ba4gydF4y2Baa).随后，研究了油菜籽植物在盐胁迫下的激素响应。总体而言，在盐度条件下，油菜植株中吲哚乙酸(IAA)、细胞分裂素(CTK)和赤霉素(GA)的浓度显著低于对照条件(图4)。gydF4y2Ba4gydF4y2Bab).然而，在对照和盐度条件下，嫩枝中的GA浓度没有显著差异(图5)。gydF4y2Ba4gydF4y2Bab).相反，盐胁迫下嫩枝和根中脱落酸(ABA)和茉莉酸(JA)的浓度显著高于对照(图4)。gydF4y2Ba4gydF4y2Bab)。gydF4y2Ba

在盐度条件下，观察到了油菜籽叶片的卷曲度和细胞壁超微结构的变化，测定了细胞壁成分。共价/离子结合和水溶性果胶、纤维素和木质素对盐度的响应如图所示。gydF4y2Ba4gydF4y2Bac.与对照相比，嫩枝中共价/离子结合剂和水溶性果胶、纤维素浓度约为对照的2倍(图1)。gydF4y2Ba4gydF4y2Bac).但在盐度条件下，木质素浓度显著降低(图1)。gydF4y2Ba4gydF4y2Bac).细胞壁结构紊乱常引起电解质渗漏，渗漏常伴有ROS积累[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba］．超氧阴离子(OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba过氧化氢(HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba盐胁迫下嫩枝和根系的浓度均显著高于对照(图1)。gydF4y2Ba4gydF4y2Bad). ROS内稳态受ROS产生和清除的复杂调控。结果表明，与对照条件相比，盐度条件下积累了更多的ROS(图1)。gydF4y2Ba4gydF4y2Bad).植物根系中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性对盐度的响应显著升高。然而，除POD活性明显升高外，幼苗中SOD、CAT和APX活性无明显变化(图1)。gydF4y2Ba4gydF4y2Bae)。gydF4y2Ba

油菜籽植物对盐度的组学响应gydF4y2Ba

随后，利用ICP-MS分析对照和盐度条件之间的组学剖面。结果表明，与对照相比，盐胁迫下嫩枝和根中大部分矿质元素(包括N、P、K、Ca、Mg)和微量元素(Fe、Cu、Mn、Zn、B)的含量明显下降(图4)。gydF4y2Ba5gydF4y2Bap)。ICP-MS定量分析表明NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba盐胁迫下嫩枝和根的浓度均显著增加(图2)。gydF4y2Ba5gydF4y2Bad).此外，NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba在嫩枝中的浓度高于根中的浓度(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Bad)。NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba本研究测定了根、下胚轴、叶柄和叶片中钠的浓度，以进一步表征钠的分布gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba到工厂。分析表明，NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba浓度在叶柄中最高，叶片和根中次之，下胚轴中最低(图4)。gydF4y2Ba5gydF4y2Bae). Na的易位因子gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba与对照相比，盐度条件下显著增加(图5)。gydF4y2Ba5gydF4y2Baf).盐度下，NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/ KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba嫩枝和根的比例均显著增加(图5)。gydF4y2Ba5gydF4y2Bag).生物量对比分析表明，NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba导致嫩枝生物量的下降幅度大于根的下降幅度(图5)。gydF4y2Ba5gydF4y2Bah)。gydF4y2Ba

随后，一些其他金属阳离子的浓度，包括CagydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}、铁gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}、铜gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}、镁gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}、锰gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba},锌gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}，并检测了一种类金属营养素，即B(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Bai p)。一般来说，CagydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}、铁gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba},铜gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}在盐度下表现出类似的响应模式。具体来说，CagydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}、铁gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba},铜gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}在嫩枝中显著减少;相反，它们在根部的浓度明显增加(图5)。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba我)。MggydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}和锰gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}盐胁迫下嫩枝和根部的浓度均显著降低(图5)。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba与上述阳离子不同的是，ZngydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}与对照相比，盐胁迫下嫩枝和根部的浓度变化不明显(图1)。gydF4y2Ba5gydF4y2Bao)。同时，盐胁迫下嫩枝和根系中B的浓度均显著低于对照(图1)。gydF4y2Ba5gydF4y2Bap)。gydF4y2Ba

油菜植物对盐度的全基因组转录响应gydF4y2Ba

在去除适配器序列和低质量读取后，大约5.4 × 10gydF4y2Ba^7gydF4y2Ba获得每个样品的清洁读数。12个样品的清洁读数总长度约为6.5 × 10gydF4y2Ba^8gydF4y2Bant和问gydF4y2Ba_20.gydF4y2Ba> 98%和QgydF4y2Ba_30.gydF4y2Ba> 95%(补充表S .gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．大部分的gydF4y2Ba皮尔森gydF4y2Ba在相同处理下，每对生物重复之间的相关系数均大于0.90(补充图SgydF4y2Ba1gydF4y2Ba)，表明转录组数据是高度可信的。gydF4y2Ba

随后，在200 mM NaCl条件下与无盐条件下检测油菜整体差异基因表达。首先，选择10个DEGs比较RT-qPCR结果与转录组测序结果的表达一致性。结果表明，大部分基因表达高度相关(gydF4y2BargydF4y2Ba> 0.95)。gydF4y2Ba6gydF4y2Baa).主成分分析显示，不同处理和不同油菜组织之间的表达模式存在显著差异(图1)。gydF4y2Ba6gydF4y2Bab).在盐胁迫下，在嫩枝和根中分别有13,107和14,203个基因差异表达(图1)。gydF4y2Ba6gydF4y2Bac).在嫩枝和根中，下调的DEGs数量都大于上调的DEGs数量(图1)。gydF4y2Ba6gydF4y2Bac).进一步研究了盐度对同种异体四倍体油菜An和Cn亚基因组同源基因表达偏倚的影响(图5)。gydF4y2Ba6gydF4y2Bad, e)。总的来说，在茎和根中，Cn亚基因组上的DEGs比An亚基因组上的DEGs更丰富(图1)。gydF4y2Ba6gydF4y2Bad, e)。gydF4y2Ba

在深入研究DEGs的特异性反应之前，我们先研究了表达量在盐度下变化最大的DEGs的分子函数(MF)。如表所示gydF4y2Ba1gydF4y2Ba在盐度条件下，胚胎发生晚期丰富蛋白(LEA)、脱氢蛋白、糖和N转运蛋白、防御素等胁迫相关蛋白的DEGs表达量发生了非常高的变化。进一步，通过对氧化石墨烯(MF)、细胞组分(CC)和生物过程(BP)的富集分析，表征了盐胁迫下DEGs的主要生物作用。尽管在盐度下的芽或根，BP中最富集的氧化石墨烯项是对刺激的响应、信号、生长和细胞杀伤(图1)。gydF4y2Ba6gydF4y2Baf).然而，在CC类中，膜部分、细胞器和细胞连接是最丰富的三个项目(图。gydF4y2Ba6gydF4y2Baf).在MF注释中，催化活性和转运蛋白活性是最丰富的两个项目(图。gydF4y2Ba6gydF4y2Baf).利用KEGG数据库进一步确定涉及的响应的活性途径gydF4y2Ba显著gydF4y2Ba盐度。在嫩枝中，光合生物的嘧啶和嘌呤代谢、卟啉和叶绿素代谢以及碳固定通路高度富集(图。gydF4y2Ba6gydF4y2Bag)。在根系中，很大比例的DEGs主要参与苯丙类生物合成、植物激素信号转导、蜡质生物合成以及碳(含淀粉和糖)-氮代谢(图1)。gydF4y2Ba6gydF4y2Bag)。gydF4y2Ba

光合作用和花青素生物合成相关基因对盐度的转录响应gydF4y2Ba

数字gydF4y2Ba3.gydF4y2BaA-c表明在盐胁迫下油菜植株叶绿素降解严重，光合作用受到抑制。在转录组学分析中，我们发现叶绿素生物合成相关基因，gydF4y2Ba毫克gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}chelatasegydF4y2Ba，gydF4y2Basenescence-associated基因(凹陷)gydF4y2Ba，编码光合作用II反应蛋白和RuBisCo亚基结合蛋白的基因在盐度下显著下调(图1)。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba一个)。gydF4y2Ba

花青素，作为一种抗应激的非酶抗氧化剂，主要产生于苯丙醇依赖的方式。在花青素生物合成过程中，苯丙氨酸被苯丙氨酸解氨酶(PAL)转化为肉桂酸，并在香马罗酰基辅酶a处分解成多条途径。随后，查尔酮合成酶(CHS)催化香豆油酰辅酶a衍生类黄酮形成，进而引发黄酮醇、花青素和花青素的生物合成(图。gydF4y2Ba7gydF4y2Bab)。在无花果。gydF4y2Ba3.gydF4y2BaE、油菜籽叶片在盐胁迫下花青素过度积累。此外，研究了在盐度条件下参与花青素生物合成的基因的转录谱。结果表明，约95%的DEGs在盐度下显著上调(图5)。gydF4y2Ba7gydF4y2Bab). MYB-bHLH-WDR (MBW)络合物对花青素的生物合成至关重要[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba］．在全基因组deg中占很大比例(75%)gydF4y2BaBnaMYBsgydF4y2Ba是由盐度引起的(图。gydF4y2Ba7gydF4y2Bac).的转录水平gydF4y2BaBnaA7。PAP1gydF4y2Ba而且gydF4y2BaBnaA7。PAP2gydF4y2Ba在盐度条件下显著高于对照条件(图5)。gydF4y2Ba7gydF4y2Bad).基因组deg的一半(50%)gydF4y2BaBnabHLHsgydF4y2Ba被发现是由盐度引起的(图。gydF4y2Ba7gydF4y2Bae)。这两个概念gydF4y2BabHLH122gydF4y2Ba同源染色体(gydF4y2BaBnaA6.bHLH122gydF4y2Ba而且gydF4y2BaBnaC6.bHLH122gydF4y2Ba)，显著受盐度诱导，表达丰度最高(图。gydF4y2Ba7gydF4y2Bae, f)，只有的微分表达式gydF4y2BaBnaA7。WD40gydF4y2Ba而且gydF4y2BaBnaC7。WD40gydF4y2Ba被发现(图gydF4y2Ba7gydF4y2BaG)在全基因组范围内gydF4y2BaWD40gydF4y2Ba基因。gydF4y2Ba

参与脯氨酸和细胞壁生物合成、活性氧产生和清除盐的基因的转录响应gydF4y2Ba

脯氨酸是在环境胁迫下维持细胞内稳态的主要渗透调节物质[gydF4y2Ba28gydF4y2Ba］．脯氨酸生物合成开始于谷氨酸被吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)转化为谷氨酸半醛或鸟氨酸氨基转移酶(OAT)将鸟氨酸转化为谷氨酸半醛，然后转化为吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)，最后在OAT的催化下转化为脯氨酸(图5)。gydF4y2Ba8gydF4y2Baa).盐度条件下脯氨酸过度积累;的表达gydF4y2BaP5CSgydF4y2Ba，gydF4y2Ba燕麦gydF4y2Ba,gydF4y2BaP5CRgydF4y2Ba在嫩枝和根中均显著上调(图。gydF4y2Ba8gydF4y2Baa).相反，的表达gydF4y2BaBnaPDHsgydF4y2Ba显著降低(图。gydF4y2Ba8gydF4y2Baa).在参与脯氨酸生物合成的deg中，gydF4y2BaBnaA5。P5CS1gydF4y2Ba，gydF4y2BaBnaC4。P5CS1agydF4y2Ba，gydF4y2BaBnaC7。燕麦gydF4y2Ba，gydF4y2BaBnaC9。P5CRgydF4y2Ba,gydF4y2BaBnaAn。PDH1gydF4y2Ba，表达水平较高，褶皱变化较大(图。gydF4y2Ba8gydF4y2BaA)，可能是盐诱导脯氨酸生产的主要原因。gydF4y2Ba

在形态生理分析中，发现细胞壁超微结构和成分发生了显著变化(图5。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba，gydF4y2Ba4gydF4y2Bac).本研究的重点是细胞壁成分中的果胶。果胶的生物合成始于udp -葡糖醛酸盐，然后被udp -葡糖醛酸盐4-表烯酶、半乳糖醛酸转移酶和果胶甲基转移酶(PMT)清除，最终转化为果胶(图)。gydF4y2Ba8gydF4y2Bab). RNA-seq结果表明，在嫩枝或根中，盐度诱导的果胶生物合成相关基因比例较大(图1)。gydF4y2Ba8gydF4y2Bab).在这些上调基因中，gydF4y2BaBnaA2。GAUT14gydF4y2Ba而且gydF4y2BaBnaC2。PMTgydF4y2Ba，表达水平较高，褶皱变化较大(图。gydF4y2Ba8gydF4y2BaB)，可能在盐胁迫下果胶生物合成中起核心作用。gydF4y2Ba

RgydF4y2Ba呼吸爆裂氧化酶同系物gydF4y2Ba（gydF4y2BaRBOHgydF4y2Ba)编码NADPH氧化酶的基因是产生ROS的关键[gydF4y2Ba29gydF4y2Ba］．所有的八个gydF4y2BaRBOHgydF4y2Ba盐胁迫下，嫩枝或根中DEGs显著上调(图1)。gydF4y2Ba8gydF4y2Bac).对盐度的响应，在嫩枝或根中，编码SOD、CAT和APX的基因有较大比例上调(图1)。gydF4y2Ba8gydF4y2Bad).在抗氧化酶基因中，gydF4y2BaBnaC8。草皮gydF4y2Ba，gydF4y2BaBnaC6。CAT3gydF4y2Ba,gydF4y2BaBnaC7。APX6gydF4y2Ba，表达水平较高，褶皱变化较大(图。gydF4y2Ba8gydF4y2Bad)，可能是在盐度条件下清除ROS所必需的。gydF4y2Ba

植物激素生物合成相关基因对盐度的转录响应gydF4y2Ba

盐度条件下IAA、CTK和GA浓度显著降低，ABA和JA浓度显著升高(图4)。gydF4y2Ba4gydF4y2Bab).因此，本研究研究了油菜籽中植物激素代谢相关基因对盐度的转录响应。gydF4y2Ba

生长素的生物合成从色氨酸转化为吲哚-3-丙酮酸开始，最后转化为IAAgydF4y2BaTAR2gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba丝兰gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba9gydF4y2Baa).生长素降解的主要途径gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba包括氧化的gydF4y2Ba生长素氧化的双加氧酶gydF4y2Ba并结合gydF4y2Ba格雷琴·哈根gydF4y2Ba［gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba］．一般来说，的表达式gydF4y2BaBnaTAR2gydF4y2Ba在盐度下表达明显下调，而gydF4y2BaBnaYUCCAgydF4y2Ba在嫩枝和根中显著上调(图。gydF4y2Ba9gydF4y2Baa).在盐度下，大部分的gydF4y2BaBnaDAOgydF4y2Ba而且gydF4y2BaBnaGH3gydF4y2Ba在嫩枝和根中，DEGs显著上调(图。gydF4y2Ba9gydF4y2Baa). CTK的生物合成始于二甲基烯丙基二磷酸，最终被IPT、CYP735A和LOG转化为活性CTK。在盐度下，所有的表达水平gydF4y2BaBnaIPT3gydF4y2Ba而且gydF4y2BaBnaCYP735A1sgydF4y2Ba和最gydF4y2BaBnaLOGgydF4y2BaDEGs明显下调(图。gydF4y2Ba9gydF4y2Bab).甘草酸生物合成从香叶酰香叶酰二磷酸开始，香叶酰香叶酰二磷酸经CPS、KS、EKO和GA 7−/13−/20−/3−/2氧化酶转化为甘草酸。在盐度下，表达水平gydF4y2BaBnaCPSsgydF4y2Ba显著下降，而gydF4y2BaBnaEKOgydF4y2Bas显著上调(图。gydF4y2Ba9gydF4y2Bac)。gydF4y2Ba

ABA的生物合成始于一系列酶，如ZEPs、NSYs、NCEDs和AAOs，将β-胡萝卜素转化为ABA。gydF4y2Ba9gydF4y2Bad).在盐度下，gydF4y2BaBnaZEPsgydF4y2Ba，gydF4y2BaBnaNSYsgydF4y2Ba，gydF4y2BaBnaNCED2sgydF4y2Ba,gydF4y2BaBnaAAO3sgydF4y2Ba显著上调(图。gydF4y2Ba9gydF4y2Bad)。gydF4y2BaBnaC9。齐柏林飞艇gydF4y2Ba，gydF4y2BaBnaA9。NSYgydF4y2Ba,gydF4y2BaBnaA1。NCED3gydF4y2Ba，表达水平较高，褶皱变化较大(图。gydF4y2Ba9gydF4y2Bad)，可能在ABA生物合成中起主导作用。JA的生物合成始于包括聚乳酸在内的一系列酶基因将半乳糖转化为JAgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba， LOX, AOS, AOC, OPR, JAR1(图。gydF4y2Ba9gydF4y2Bae). JA生物合成相关基因对盐度表现出明显的转录响应。两者的deggydF4y2BaBnaOPR3sgydF4y2Ba而且gydF4y2BaBnaAOSsgydF4y2Ba在油菜籽植株中显著上调。gydF4y2Ba9gydF4y2Bae).然而，其他JA生物合成相关基因DEGs对盐度的响应并不一致(图1)。gydF4y2Ba9gydF4y2Bae)，说明在盐度条件下JA生物合成存在复杂的调控网络。度,gydF4y2BaBnaA7。LOX2agydF4y2Ba，gydF4y2BaBnaC6。LOX2gydF4y2Ba，gydF4y2BaBnaA2。先进的gydF4y2Ba，gydF4y2BaBnaC2。先进的gydF4y2Ba,gydF4y2BaBnaC4。JAR1agydF4y2Ba表达水平增强，褶皱改变(图。gydF4y2Ba9gydF4y2Bae)，可能在JA生物合成中起主导作用。gydF4y2Ba

Na的转录反应gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/ KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba盐的转运基因gydF4y2Ba

在众多的DEGs中，涉及营养离子稳态的基因受到了广泛的关注，这对油菜籽植株的耐盐性起着至关重要的作用。一个分子模型显示了负责钠的运输的基因gydF4y2Ba^+gydF4y2BaKgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba，其他阳离子在图中标出。gydF4y2Ba10gydF4y2Baa.转录组学结果显示KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba转运蛋白基因，包括叶绿体定位的KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba射流输送基因gydF4y2Ba食肉鹦鹉gydF4y2Ba（gydF4y2BaKgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba射流逆向转运gydF4y2Ba)，液泡KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba流入输送基因gydF4y2BaKCOgydF4y2Ba（gydF4y2Ba二端口KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba通道gydF4y2Ba)，质膜定位KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba涌入转运体基因gydF4y2Ba一种蛋白激酶/ KATgydF4y2Ba（gydF4y2Ba拟南芥KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba转运体gydF4y2Ba),gydF4y2BaHKTgydF4y2Ba（gydF4y2Ba高亲和性KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba运输类型gydF4y2Ba)和KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba流出的基因gydF4y2BaSKORgydF4y2Ba（gydF4y2Bastelar KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba外在的整流器gydF4y2Ba)，在盐度下表达下调(图。gydF4y2Ba10gydF4y2Bab)。gydF4y2BaNagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/小时gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba逆向转运gydF4y2Ba（gydF4y2BaNHXgydF4y2Ba)基因，特别是液泡体定位gydF4y2BaNHX1gydF4y2Ba而且gydF4y2BaNHX2gydF4y2Ba负责液泡钠gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba区隔和质膜定位gydF4y2BaSOS1gydF4y2Ba/gydF4y2BaNHX7gydF4y2Ba调节细胞钠gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba挤压，被上调(图。gydF4y2Ba10gydF4y2Bac).叶绿体局部下调gydF4y2Ba胆汁酸钠转运体gydF4y2Ba（gydF4y2Ba低音gydF4y2Ba)调节钠gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba涌入,特别是gydF4y2BaBnaA5。BASS2gydF4y2Ba，和上调gydF4y2Ba区域gydF4y2Ba基因调节钠gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba流出,特别是gydF4y2BaBnaC3。NHD1gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba10gydF4y2Bac)可能有助于减轻过量Na对叶绿体的损伤gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba．此外，过量的NaCl还诱导了大部分的表达gydF4y2BaALMTgydF4y2Ba（gydF4y2Baaluminum-activated苹果酸转运蛋白gydF4y2Ba)参与液泡氯化(ClgydF4y2Ba^−gydF4y2Ba)封存(无花果。gydF4y2Ba10gydF4y2Bac)。gydF4y2Ba

随后，一些其他阳离子转运基因的表达，包括gydF4y2Ba钙阳离子交换器gydF4y2Ba（gydF4y2Ba芝加哥气候交易所gydF4y2Ba)，gydF4y2Ba阳离子交换器gydF4y2Ba（gydF4y2BaCAXgydF4y2Ba)，gydF4y2Ba膜联蛋白DgydF4y2Ba（gydF4y2BaANXDgydF4y2Ba)，gydF4y2Baglutamate-like受体gydF4y2Ba（gydF4y2BaGLRgydF4y2Ba),gydF4y2Ba循环nucleotide-gated通道gydF4y2Ba（gydF4y2Ba中国兵器gydF4y2Ba)被调查，这可能与Na有关gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba内稳态下盐度。在盐度下，表达增加gydF4y2BaBnaCCXsgydF4y2Ba的约化表达式gydF4y2BaBnaCAXsgydF4y2Ba的增强表达gydF4y2BaBnaANXDsgydF4y2Ba可能有助于减少胞质钠gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba增强胞质钙gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}浓度(无花果。gydF4y2Ba10gydF4y2Bad).大部分表达局限于质膜gydF4y2Ba非选择性阳离子通道gydF4y2Ba（gydF4y2BaNSCCsgydF4y2Ba),包括gydF4y2BaGLRsgydF4y2Ba而且gydF4y2Ba中国兵器gydF4y2Ba，表达下调(图。gydF4y2Ba10gydF4y2Bad)，这可能会防止钠过量gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba从进入细胞质。gydF4y2Ba

其他转运体基因对盐度的转录应答gydF4y2Ba

盐胁迫下，植物氮代谢发生显著变化[gydF4y2Ba31gydF4y2Ba］．分子模型显示了参与植物氮代谢的基因。gydF4y2Ba11gydF4y2Baa).在盐度条件下，负责氮吸收的硝酸盐转运基因，包括gydF4y2BaNRT1.1gydF4y2Ba，gydF4y2BaNRT2.1gydF4y2Ba,gydF4y2BaNAR2.1gydF4y2Ba，显著下调(图。gydF4y2Ba11gydF4y2Baa).大部分空泡硝酸盐内流转运蛋白基因，gydF4y2Ba氯离子通道gydF4y2Ba（gydF4y2BaclcgydF4y2Ba)，在盐度条件下表达量也较对照降低。根系木质部的硝酸盐装载基因，gydF4y2BaBnaNRT1.5年代gydF4y2Ba和根硝酸盐木质部卸载基因，gydF4y2BaBnaNRT1.8年代gydF4y2Ba，在盐度下分别上调和下调，有助于提高硝酸盐在根系中对盐度的保留。负责氮从衰老叶片循环到新器官的硝酸盐转运基因，gydF4y2BaNRT1.7gydF4y2Ba而且gydF4y2BaNRT1.9gydF4y2Ba，在盐度条件下表达较对照增强。此外，铵转运蛋白基因，gydF4y2Ba数量gydF4y2Ba，被盐度抑制。的gydF4y2Ba硝酸还原酶gydF4y2Ba（gydF4y2BaNIA1gydF4y2Ba而且gydF4y2BaNIA2gydF4y2Ba),gydF4y2Ba亚硝酸盐还原酶gydF4y2Ba（gydF4y2Ba近红外光谱gydF4y2Ba)基因下调，而谷氨酰胺合成酶(GS)和gydF4y2Baglutamine-2-oxoglutarate转氨酶gydF4y2Ba（gydF4y2BaGOGATgydF4y2Ba)基因被盐度诱导。gydF4y2Ba

盐胁迫下，大部分磷(Pi)转运基因显著下调gydF4y2BaBnaC9.PHT1; 3 cgydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba11gydF4y2Bab).盐度明显抑制b吸收通道基因的表达，gydF4y2BaBnaNIP5; 1gydF4y2Ba和B转运蛋白基因，gydF4y2BaBnaBOR1sgydF4y2Ba并诱发的表达gydF4y2BaNIP6; 1gydF4y2Ba，硼优先运输到生长芽组织的硼酸通道(图。gydF4y2Ba11gydF4y2Bac).转运蛋白基因(包括gydF4y2BaIRT1sgydF4y2Ba，gydF4y2Ba科普特人gydF4y2Ba,gydF4y2Ba本gydF4y2Ba)参与铁的吸收和运输gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}、铜gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba},毫克gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}在盐度的作用下，根系有明显的下调(图5)。gydF4y2Ba11gydF4y2Bad-f)。在盐度下，大部分的水通道蛋白基因尤其明显gydF4y2BaBnaC4.PIP2; 2 bgydF4y2Ba而且gydF4y2BaBnaC2.TIP2; 2gydF4y2Ba，在嫩枝和根中均显著下调(图5)。gydF4y2Ba11gydF4y2Baf)。gydF4y2Ba

在世界范围内，盐碱条件严重抑制植物生长、产量和作物质量。异源四倍体油菜籽(gydF4y2Ba_ngydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_ngydF4y2BaCgydF4y2Ba_ngydF4y2BaCgydF4y2Ba_ngydF4y2Ba, 2gydF4y2BangydF4y2Ba= 4gydF4y2BaxgydF4y2Ba= 38)是一种主要的糖植油料作物，对盐度非常敏感。了解油菜籽耐盐的生理和分子机制，是开发高耐盐油菜籽品种的有效途径。gydF4y2Ba

转录组学辅助解剖油菜植物对盐度的形态生理响应gydF4y2Ba

不同的作物适应不同的盐浓度范围，不同的NaCl浓度对植物的影响不同[gydF4y2Ba32gydF4y2Ba，gydF4y2Ba33gydF4y2Ba，gydF4y2Ba34gydF4y2Ba，gydF4y2Ba35gydF4y2Ba］．本研究采用0 mM、50 mM、100 mM、150 mM、200 mM、250 mM NaCl浓度对油菜植株进行处理，筛选出适合油菜SSR研究的NaCl浓度。在50 mM、100 mM和150 mM NaCl浓度下，油菜植株生长没有明显的抑制作用(图1)。gydF4y2Ba1gydF4y2Baa, b)。然而，在250 mM NaCl下，油菜幼苗表现出过量盐诱导的植株损伤，包括叶片早衰老，抑制根系，最终导致植株死亡(图1)。gydF4y2Ba1gydF4y2Baa, b)，不适合作物SSR研究。最后确定了适合研究油菜籽盐度的NaCl浓度为200 mM，该浓度在其他研究中也得到了广泛应用[gydF4y2Ba35gydF4y2Ba，gydF4y2Ba36gydF4y2Ba，gydF4y2Ba37gydF4y2Ba，gydF4y2Ba38gydF4y2Ba，gydF4y2Ba39gydF4y2Ba］．因此，200 mM NaCl可以作为作物水培SSR研究的通用条件。gydF4y2Ba

气孔是受环境刺激影响的叶片胞内组织与外界环境间气体交换的重要调节机制。此前有研究表明，气孔阀也与净光合速率相关[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba］．在本研究中，盐度降低了气孔数量和气孔导度，也导致叶绿体分离和叶绿素降解(图1)。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)，所有这些都可能进一步导致光合作用的抑制(图5。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba模拟)。转录组数据也显示，与光合作用相关的KEGG通路高度积累(图1)。gydF4y2Ba6gydF4y2Bag)，在盐度条件下，叶绿素生物合成通路相关基因明显下调(图5)。gydF4y2Ba7gydF4y2Baa).作为光合色素和光适应的功能指标[gydF4y2Ba41gydF4y2Ba]，为叶绿素浓度比gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba对叶绿素gydF4y2BabgydF4y2Ba在盐度条件下明显高于对照条件(图5)。gydF4y2Ba3.gydF4y2BaD)，说明盐度对叶绿素的抑制作用更为明显gydF4y2BabgydF4y2Ba比叶绿素gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba．此外，总叶绿素与类胡萝卜素的浓度比提示了衰老、胁迫或光合作用损伤的发生[gydF4y2Ba41gydF4y2Ba]，而盐度降低了总叶绿素与类胡萝卜素的浓度比(图。gydF4y2Ba3.gydF4y2BaD)，说明叶绿素对盐致损害更为敏感。gydF4y2Ba

花青素是植物中重要的次生代谢产物和非酶促抗氧化剂[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba］．生理和转录组数据都证实了在盐度条件下花青素的过度积累。gydF4y2Ba3.gydF4y2BaE和b-g)，可以保护油菜籽叶片免受盐胁迫下的过度光致损伤。此外，通过转录组学分析，发现了一些可能参与盐诱导花青素生物合成的中心基因的显著上调，如gydF4y2BaBnaCn。PAP1gydF4y2Ba，gydF4y2BaBnaC3。PAP2gydF4y2Ba，gydF4y2BaBnaA6.bHLH122gydF4y2Ba,gydF4y2BaBnaC7。WD40gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba7gydF4y2Bac g)。先前的研究表明，在盐度条件下，渗透调节剂水平发生显著变化[gydF4y2Ba31gydF4y2Ba］．在盐度下，可溶性蛋白、脯氨酸、丙二醛和可溶性糖浓度显著增加(图1)。gydF4y2Ba4gydF4y2Baa).然而，本研究中没有发现甜菜碱在盐度下的显著变化，这与以往的研究结果不同([gydF4y2Ba31gydF4y2Ba，gydF4y2Ba42gydF4y2Ba］．这表明甜菜碱可能不参与油菜SSR的渗透调节。gydF4y2Ba

转录组学辅助解剖油菜植物对盐度的组学反应gydF4y2Ba

减少钠gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba含量和增加KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba含量是提高植物抗盐性的关键。在盐度下，NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/ KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba比值显著增加，影响植物的多种代谢反应[gydF4y2Ba43gydF4y2Ba］．在这项研究中，NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba在盐度条件下，嫩枝中的浓度高于根部(图5)。gydF4y2Ba5gydF4y2Bad)，这可能进一步导致嫩枝生物量减少的程度更高(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Bah).根系先受盐度处理，盐度对嫩枝的抑制作用强于对根系的抑制作用。转录组学结果显示，在茎和根中分别鉴定出13107和14203个DEGs(图1)。gydF4y2Ba6gydF4y2Bac, d)。根中deg的数量明显多于嫩枝，这可能与根先受盐度影响有关。gydF4y2Ba

盐度条件除了降低阳离子浓度外，还使B浓度明显降低(图5)。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)，这与b摄取通道基因的下调一致gydF4y2BaBnaNIP5; 1gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba11gydF4y2Bac).在盐度条件下，油菜籽叶片变得更厚、更弯曲、更脆弱(图5)。gydF4y2Ba1gydF4y2Baa)，这与油菜籽植物缺乏B所引起的症状相似[gydF4y2Ba44gydF4y2Ba］．盐度对细胞壁超微结构和成分(主要是果胶)也有显著影响(图1)。gydF4y2Ba4gydF4y2BaC)，相对含水量[gydF4y2Ba45gydF4y2Ba和水通道蛋白活性(图。gydF4y2Ba11gydF4y2Ba)，受B族营养状况的调节[gydF4y2Ba44gydF4y2Ba］．在油菜籽中，缺B会加重盐胁迫对植株生长的抑制作用[gydF4y2Ba46gydF4y2Ba］．由此可见，B与盐度之间可能存在着密切的串扰，适当施用外源B可以减轻植物的盐害。gydF4y2Ba

转录组学辅助鉴定油菜籽盐反应基因家族核心成员gydF4y2Ba

本研究在盐度条件下对油菜籽植株的形态和生理变化进行了研究。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba2gydF4y2Ba，gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba4gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．此外，通过高分辨率转录组学分析，发现了参与渗透调节物质、细胞壁成分、抗氧化酶、植物激素和矿质营养物质运输的中心盐碱化响应基因(图5)。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba，gydF4y2Ba8gydF4y2Ba，gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba10gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba11gydF4y2Ba)．脯氨酸是植物抗盐性的关键渗透调节物质，可能参与短期盐胁迫下植物激素代谢的调节[gydF4y2Ba47gydF4y2Ba］．在盐度条件下，鉴定了与脯氨酸生物合成有关的核心基因，包括gydF4y2BaBnaA5。P5CS1gydF4y2Ba，gydF4y2BaBnaA7。燕麦gydF4y2Ba，gydF4y2BaBnaC9。P5CRgydF4y2Ba,gydF4y2BaBnaAn。PDH1gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba8gydF4y2BaA)将为油菜耐盐性的分子调控提供关键基因。在盐冲击下，三个基因(gydF4y2BaBnaC08g42970DgydF4y2Ba，gydF4y2BaBnaC6。CAT3gydF4y2Ba,gydF4y2BaBnaC7。APX6gydF4y2Ba)编码SOD、CAT和APX。gydF4y2Ba8gydF4y2Bac)，分别在盐诱导的ROS清除中发挥核心作用，有助于缓解细胞损伤。植物激素，调节植物发育和调节非生物胁迫抗性[gydF4y2Ba48gydF4y2Ba]，在本研究盐度条件下发生显著变化(图。gydF4y2Ba9gydF4y2Ba)．NCED是ABA生物合成的速率限制酶gydF4y2BaOsNCED5gydF4y2Ba过表达，增加ABA水平，增强水稻耐盐性[gydF4y2Ba48gydF4y2Ba］．此外，JA还能增强马铃薯植株对盐胁迫的体外抗性[gydF4y2Ba49gydF4y2Ba］．在本研究中，有几个关键gydF4y2BaNCED3gydF4y2Ba而且gydF4y2BaJARgydF4y2Ba同系物,如gydF4y2BaBnaA1。NCED3gydF4y2Ba而且gydF4y2BaBnaC4。JAR1agydF4y2Ba，分别被鉴定为调节ABA和JA生物合成的核心基因(图。gydF4y2Ba9gydF4y2Ba)，这将为在盐度条件下调节植物激素稳态提供关键基因。NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/ KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba体内平衡是适应盐胁迫的必要条件。nhx介导的钠分隔gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba进入液泡是植物抗盐胁迫的关键[gydF4y2Ba50gydF4y2Ba］．在这项研究中,gydF4y2BaBnaC2。NHX1agydF4y2Ba而且gydF4y2BaBnaC9。SOS1gydF4y2Ba，被鉴定为调节液泡Na的核心基因gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba封存和NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba流出(图gydF4y2Ba10gydF4y2Ba)，被认为是维持Na的优良基因资源gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba体内平衡。通过转录组学辅助对盐胁迫响应基因家族核心成员的鉴定和鉴定，为油菜抗盐胁迫基因改造提供了优秀的基因资源。gydF4y2Ba

在盐度下，植物已经进化出多方面的适应策略来应对有害的损害[gydF4y2Ba51gydF4y2Ba］．本研究一方面揭示了盐胁迫下油菜籽根系和嫩枝的形态生理和组学变化。另一方面，本研究通过高分辨率表达谱分析，确定了多拷贝家族成员中编码抗氧化酶、植物激素、营养转运蛋白等胁迫响应蛋白的核心基因，为油菜耐盐种质分子育种提供了精英和明确的基因资源。gydF4y2Ba

生长条件和盐处理gydF4y2Ba

考虑到中双11号(冬季油菜品种)基因组序列信息众所周知，是油质高、产籽量大、抗逆性强的优良基因型[gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]，以中双11号为油菜籽品系进行后续试验。油菜籽苗，最初由黄金勇教授(gydF4y2Bajinyhuang@zzu.edu.cngydF4y2Ba，郑州大学，郑州，450,001，中国河南)，用霍格兰营养液在光照生长室内水培生长[gydF4y2Ba52gydF4y2Ba］．根据Hua等人的报告设置栽培条件。[gydF4y2Ba52gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

为了测定形态生理参数，将种子萌发7 d后的均匀油菜籽植株在无nacl(对照)条件下生长10 d。之后，将植株置于含0-250 mM NaCl的溶液中处理5天，直至植株取样。为了进行转录组测序，种子萌发7天后均匀的油菜籽植株在无NaCl条件下生长10 d，然后更换到含200 mM NaCl的溶液中培养12 h，直到取样。gydF4y2Ba

叶和根系体系结构分析gydF4y2Ba

采用LI-COR LI-3100C叶面积仪测定油菜籽植株总叶面积。比叶重用于评价叶片厚度，其计算公式为:比叶重(g FW cmgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}=叶FW (g) /叶面积(cm .gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba） ［gydF4y2Ba53gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

对油菜籽幼苗的根系进行图像扫描，然后使用WinRHIZO Pro (Regent Instruments, QC, Canada)分析根系总长度、根系体积、根系表面积和根系平均直径。gydF4y2Ba

Photosynthesis-related参数分析gydF4y2Ba

采用Li-Cor 6400光合系统测定以下净光合速率(gydF4y2BaPgydF4y2Ba_ngydF4y2Baμ摩尔米gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}年代gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})、气孔导度(gydF4y2BaggydF4y2Ba_{年代gydF4y2Ba}摩尔HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO mgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}年代gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}),细胞间有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba浓度(gydF4y2BaCgydF4y2Ba_我gydF4y2Baμ摩尔,摩尔gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})、蒸腾速率(gydF4y2BaTgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba,更易与HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO mgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}年代gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})．的gydF4y2BaPngydF4y2BaggydF4y2Ba_{年代gydF4y2Ba}，gydF4y2BaCgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba,gydF4y2BaTgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba在光子强度为1300 μmol mgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}年代gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}叶温28.0±1.0℃，相对湿度50.0%±1%，大气COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba浓度400±5.0 mmol molgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}．gydF4y2Ba

用SPAD-502叶绿素仪(Konica Minolta, Tokyo, Japan)测定油菜籽叶片的SPAD值。用80%异丙醇(v/v)在黑暗中提取叶绿素和类胡萝卜素色素24小时，然后用UV-1800分光光度计(MAPADA, Shanghai, China)在663.2、646.8和470 nm处测定纯化提取物的浓度。用分离缓冲液(CHgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba哦:HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO: HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba= 60:13:2,gydF4y2BavgydF4y2Ba/gydF4y2BavgydF4y2Ba/gydF4y2BavgydF4y2Ba)．随后，用紫外-1800分光光度计在530和657 nm下测定提取物的浓度。gydF4y2Ba

显微镜分析gydF4y2Ba

油菜籽叶片约1毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba用透射电子显微镜(H-7650;日立，日本东京)[gydF4y2Ba54gydF4y2Ba］．使用扫描电子显微镜(JSM-6390/LV, JEOL，东京，日本)测定采样叶片的气孔密度、形态和蜡皮[gydF4y2Ba55gydF4y2Ba］．具有至少三个独立生物重复的叶片样品被用于电子显微镜分析。gydF4y2Ba

Ionomic分析gydF4y2Ba

将过干的茎和根组织加入HNO中gydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba/ HClOgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba混合(4:1,v/v)在200°C直到消化完成。用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS;NexIONTM 350 x, PerkinElmer)。gydF4y2Ba

渗透调节物质的测定gydF4y2Ba

用硫代巴比妥酸提取丙二醛(MDA)，在450 nm、532 nm和600 nm波长下分光光度法测定其浓度[gydF4y2Ba50gydF4y2Ba］．用紫外分光光度计(UV-160，岛津，日本东京)测定脯氨酸浓度，采用茚三酮测定法[gydF4y2Ba56gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

用Bradford试剂测定可溶性蛋白浓度，在595 nm处测定样品提取物的吸光度[gydF4y2Ba57gydF4y2Ba］．用蒽酮法测定油菜籽植物乙醇提取物中可溶性糖的含量[gydF4y2Ba58gydF4y2Ba］．采用0.375% (w/v) Reinecke盐提取甜菜碱，采用[gydF4y2Ba59gydF4y2Ba]，在525 nm处读取吸光度[gydF4y2Ba60gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

植物激素测定gydF4y2Ba

制备新鲜油菜籽样品，以获得植物激素提取物[gydF4y2Ba61gydF4y2Ba］．标准生长素(吲哚-3-乙酸，IAA)，细胞分裂素(CTK)，赤霉素(GA)，脱落酸(ABA)，茉莉酸(JA)和ABA从Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)或OlChemIm (OlChemIm, Olomouc，捷克共和国)购买。采用超快速液相色谱-电喷雾电离串联质谱法(UFLC-ESI-MS)测定植物激素浓度[gydF4y2Ba62gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

活性氧测定及酶活性测定gydF4y2Ba

新鲜的叶子和根被采集并立即冷冻。用磷酸钾缓冲液(pH 7.8)和0.1% (w/v)三氯乙酸制备OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba分别提取。用分光光度法分别在530 nm和390 nm波长处测定上述提取液的吸光度[gydF4y2Ba63gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

采用硝基蓝四唑法在560 nm下分光光度法测定SOD活性[gydF4y2Ba64gydF4y2Ba］．通过在470 nm处监测愈创木酚的形成，分光光度法测定POD活性[gydF4y2Ba65gydF4y2Ba］．CAT活性计算依据Aebi的研究[gydF4y2Ba66gydF4y2Ba］．用抗坏血酸盐在290 nm氧化法测定APX活性[gydF4y2Ba67gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

高通量转录组测序gydF4y2Ba

种子萌发7天后的油菜籽幼苗在无NaCl条件下生长10天，然后转移到添加200 mM NaCl的营养液中培养12 h，直至取样。gydF4y2Ba

采集上述油菜籽植株的嫩枝和根，每个处理使用三个独立的生物重复。使用预冷冻的Trizol (Takara Bio Inc.， Kusatsu, Shiga, Japan)分离总RNA，然后评估RNA完整性数(RIN)。共获得12份RIN值为> 8.0的RNA样本，构建链特异性cDNA文库，并在Illumina Hiseq 4000平台上进行双端测序(读取长度为150 bp)。将FPKM值归一化以量化基因表达丰度，FDR和gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05值用于差异表达基因(DEGs)的鉴定[gydF4y2Ba23gydF4y2Ba］．豹(gydF4y2Bahttp://www.pantherdb.org/data/gydF4y2Ba） ［gydF4y2Ba68gydF4y2Ba]及KEGG (gydF4y2Bahttp://www.kegg.jp/gydF4y2Ba） ［gydF4y2Ba69gydF4y2Ba]分别用于对DEGs进行GO和途径富集分析。显示差异基因表达的热图使用多重实验观察器(gydF4y2Bahttp://www.tm4.org/mev.htmlgydF4y2Ba） ［gydF4y2Ba70gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

逆转录定量聚合酶链反应分析gydF4y2Ba

根据制造商的建议，使用预冷冻TRIzol试剂(Invitrogen, Carlsbad, CA, USA)提取每个样本的总RNA。用无rnase - DNase I处理RNA样本后，将总RNA作为模板，使用带有gDNA Eraser的PrimeScript™逆转录(RT)试剂Kit进行cDNA合成(Perfect Real Time;豆类、志贺、日本)。为了检测目标基因的相对表达，rt -定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)检测在应用生物系统StepOne™Plus系统(赛默飞世尔科学公司，Waltham, MA, USA)下进行。RT-qPCR程序按如下热循环设置:95°C 3 min, 95°C 10 s, 60°C 30 s循环40次。用两个公共管家基因将目标基因的表达水平归一化，gydF4y2BaBnaEF1 -αgydF4y2Ba［gydF4y2Ba71gydF4y2Ba),gydF4y2BaBnaGDI1gydF4y2Ba［gydF4y2Ba72gydF4y2Ba，基于2gydF4y2Ba^{——ΔΔCgydF4y2Ba}_TgydF4y2Ba方法(gydF4y2Ba73gydF4y2Ba］．本研究使用的RT-qPCR引物见补充表SgydF4y2Ba1gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

统计分析gydF4y2Ba

使用统计产品和服务解决方案17.0 (SPSS, Chicago, IL, USA)进行统计测试。单向方差分析，然后是Tukey的诚实显著差异(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001)采用多重比较检验来确定显著性差异。gydF4y2Ba

如欲复制研究结果所需的资料及资料，请联络通讯作者华英鹏博士(gydF4y2Bayingpenghua@zzu.edu.cngydF4y2Ba)．转录组测序的原始数据已提交美国国家生物技术信息中心(NCBI) (gydF4y2Bahttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/gydF4y2Ba)与PRJNA340053的生物项目。gydF4y2Ba

阿坝:gydF4y2Ba

脱落酸gydF4y2Ba

一种蛋白激酶:gydF4y2Ba

拟南芥KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba交通系统gydF4y2Ba

AtKC1:gydF4y2Ba

拟南芥gydF4y2BaKgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba通道gydF4y2Ba

APX型:gydF4y2Ba

抗坏血酸盐过氧化物酶gydF4y2Ba

贝斯:gydF4y2Ba

胆汁酸:NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba同向转运蛋白家族gydF4y2Ba

猫:gydF4y2Ba

过氧化氢酶gydF4y2Ba

CHX:gydF4y2Ba

阳离子/小时gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba换热器gydF4y2Ba

CNBD:gydF4y2Ba

环核苷酸结合域gydF4y2Ba

注册会计师:gydF4y2Ba

阳离子/小时gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba逆向转运gydF4y2Ba

与原:gydF4y2Ba

细胞分裂素gydF4y2Ba

度:gydF4y2Ba

差异表达基因gydF4y2Ba

遗传算法:gydF4y2Ba

赤霉酸gydF4y2Ba

植物人:gydF4y2Ba

封闭的外向整流钾gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba通道gydF4y2Ba

GS / GOGAT:gydF4y2Ba

谷氨酰胺合成酶/谷氨酰胺氧戊二酸转氨酶gydF4y2Ba

在野阵营:gydF4y2Ba

高亲和性KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba转运体gydF4y2Ba

国际宇航科学院:gydF4y2Ba

吲哚乙酸gydF4y2Ba

是:gydF4y2Ba

茉莉酸gydF4y2Ba

凯特:gydF4y2Ba

KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba频道gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba

山:gydF4y2Ba

KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba射流逆向转运gydF4y2Ba

KT:gydF4y2Ba

KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba转运体gydF4y2Ba

KUP:gydF4y2Ba

KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba吸收转运体gydF4y2Ba

MDA:gydF4y2Ba

丙二醛gydF4y2Ba

NHX:gydF4y2Ba

NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/小时gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba换热器gydF4y2Ba

圆荚体:gydF4y2Ba

过氧化物酶gydF4y2Ba

RT-qPCR:gydF4y2Ba

逆转录定量聚合酶链反应gydF4y2Ba

SKOR:gydF4y2Ba

恒星KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba外在的整流器gydF4y2Ba

SOD:gydF4y2Ba

超氧化物歧化酶gydF4y2Ba

紧急求救信号:gydF4y2Ba

盐过度敏感gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

本研究获得国家自然科学基金项目(31801923、U2004149)、郑州市重大协同创新项目(郑州大学重点学科建设项目)(NO.;郑州大学青年创新工程重点学科资助项目(xkzdjc201905);XKZDQN202002)。gydF4y2Ba

作者指出gydF4y2Ba

1. 黄金勇和华英鹏对这项工作贡献相同。gydF4y2Ba

从属关系gydF4y2Ba

1. 郑州大学农业科学学院，河南郑州450001gydF4y2Ba

   冯英娜，崔佳倩，周婷，刘颖，岳彩鹏，黄金勇，华英鹏gydF4y2Ba

贡献gydF4y2Ba

HYP、ZT和HJY参与了数据解释。CJQ和LY对油菜籽植株进行栽培，并进行试验。hy和HYP设计了这项研究，HYP和FYN撰写了手稿。所有的作者都阅读并认可了手稿的最终版本。gydF4y2Ba

相应的作者gydF4y2Ba

对应到gydF4y2BaYing-peng华gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

伦理批准和同意参与gydF4y2Ba

在本研究中，所有油菜籽植物的种子都来自我们的课题组，课题组由黄金勇教授(gydF4y2Bajinyhuang@zzu.edu.cngydF4y2Ba郑州大学化学系，河南郑州450001)。gydF4y2Ba

同意出版gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

相互竞争的利益gydF4y2Ba

作者声明他们没有竞争利益。gydF4y2Ba

出版商的注意gydF4y2Ba

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。gydF4y2Ba

开放获取gydF4y2Ba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gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/gydF4y2Ba．创作共用公共领域奉献放弃书(gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/gydF4y2Ba)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。gydF4y2Ba

再版和权限gydF4y2Ba