CaCl2对NaCl胁迫下酸枣幼苗氮代谢及microRNA表达的影响

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本文以酸枣(Ziziphus acidojujuba C.Y.Cheng et M.J.Liu)水培幼苗为试验材料,研究了不同浓度CaCl2(0、5、10、20 mmol·L-1)处理对NaCl(150mmol·L-1)胁迫下酸枣幼苗叶片H2O2、O2·-含量及根、茎、叶氮代谢相关酶的影响,并构建了150 mmol·L-11 NaCl和150 mmol·L-11 NaCl+10 mmol·L-11 CaCl2处理酸枣6h的4个小RNA文库,比较了4个文库中的小RNA的长度、数量、分类注释,分析了Na及Na+Ca处理下差异miRNA及靶基因的表达量,对揭示CaCl2对NaCl胁迫下缓解酸枣幼苗分子机制提供基础。主要研究结果如下:1、与NaCl胁迫相比,盐胁迫幼苗叶片的H2O2、O2·-积累量在5、10 mmol·L-1CaCl2处理下显著减少;谷氨酸合酶(GOGAT)活性在5、10 mmol·L-11 CaCl2处理下的植株根和茎内以及各浓度CaCl2处理的叶内均显著升高,谷氨酰胺合成酶(GS)、硝酸还原酶(NR)活性在10、20mmol·L-11 CaCl2处理的根内和10 mmol·L-1CaCl2处理的茎内以及5、10、20 mmol·L-11 CaCl2处理的叶内均显著升高;可溶性蛋白含量在5、10、20 mmol·L-11 CaCl2处理的根、茎、叶内均显著升高,游离氨基酸含量在10、20 mmol·L-11 CaCl2处理的根和茎内以及10mmol·L-11 CaCl2处理的叶内均显著升高,硝态氮含量在10mmol·L-11 CaCl2处理的根和茎内以及5、10、20 mmol·L-11 CaCl2处理的叶内均显著升高。150mmol·L-11 NaCl胁迫对酸枣幼苗造成明显过氧化伤害,抑制了体内氮代谢;外源CaCl2可通过促进幼苗根和茎内GS/GOGAT循环对NH4+的同化作用,提高叶片NR活性,加快硝态氮的转化速率,从而增强幼苗对NaCl胁迫的适应性,并以10mmol·L-11 CaCl2处理缓解效果最佳;游离氨基酸、GOGAT、NR可以作为CaCl2缓解幼苗NaCl胁迫伤害的评价指标。2、通过对酸枣四个小RNA文库的数据进行分析,我们获得了106295326个clean tags,叶的Na、Na+Ca处理后小RNA分别有75.54%、75.83%序列定位到基因组上,根的Na、Na+Ca处理后小RNA分别有64.68%、69.09%序列定位到基因组上;四个样本的clean reads长度主要分布在21nt。酸枣幼苗根与叶中已知差异miRNA共有318个,差异靶基因775个,未知的差异miRNA共有204个,差异靶基因625个。与Na处理相比,差异基因数最多的为叶片,分别有30个上调、30个下调表达;根与叶相比,Na处理的差异基因数最多,分别有64个上调、56个下调表达。通过对酸枣叶和根miRNA的靶基因GO功能分类和KEGG通路注释得知,差异表达的靶基因一共有2006个,富集了34个GO条件,这些靶基因参与细胞、代谢进程,其中富集最显著的KEGG通路为“信号转导”。3、利用qPCR分别对酸枣苗叶与根的miRNA与mRNA进行了验证,结果表明,酸枣幼苗四个比较组的miRNA的表达变化趋势与测序数据结果一致,部分miRNA与靶基因呈负相关关系,初步证实了测序数据的准确性。
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