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海州香薷是我国南方铜矿床生长的一种耐铜植物,俗称“铜草”,因为它在植物修复铜污染土壤中起着至关重要的作用,铜是一种重要的金属。然而,大多数对海州香薷耐铜的研究还未涉及其铜胁迫下转录基因的动态变化,很少有研究从遗传学和转录组的角度分析和探讨铜耐受性的相关机制。一方面,本研究利用转录组学技术探究海州香薷对铜的耐受性。研究组装了海州香薷幼苗的根基因,在三种不同铜浓度(T1:10μmol/L Cu2+、T2:50 μmol/L Cu2+、T3:100 μmol/LCu2+)胁迫下处理7天后,以及对照组(CK)幼苗的根基因的转录组数据,从海州香薷的转录组数据注释中得到58,525个unigenes。对差异表达基因的进行功能分析,包括海州香薷铜胁迫组间差异基因GO功能显著性富集分析和Pathway显著性富集分析。差异表达基因显著富集的通路主要是与核糖体、吞噬体、氮代谢、角质、木栓质及蜡质生物合成、细胞分裂素合成、泛醌和其他萜类化合物-醌生物合成、光合作用-触角蛋白、光合作用、光合作用中的碳固定、α-亚麻酸代谢等代谢通路。这些代谢通路间相互联系,协同作用。对照组相比,三个实验组分别筛选出16、9、15个差异表达的铜相关金属离子转运蛋白基因。光合作用-触角蛋白、光合作用、光合作用的碳固定以及α-亚麻酸代谢等差异表达基因显著富集的KEGG通路与叶绿体密切相关。这些为后续研究提供转录组水平的基础数据以及可能参与铜胁迫抗性的相关基因和通路。另一方面,本研究利用二代测序完成了海州香薷叶绿体基因组的从头组装,完整的海州香薷叶绿体基因组长度为150,761 bp(GC含量37.8%)。反向重复序列(IRs)25,572 bp,单拷贝区 17,473 bp(SSC)和82,144 bp(LSC),包含87个蛋白编码基因、38个tRNA基因和8个rRNA基因。海州香薷叶绿体基因组中有30个长重复序列(LSR)和65个简单重复序列(SSR)。通过对11种唇形科植物的叶绿体基因组进行了比较分析,唇形科植物IRs区序列保守性高于LSC和SSC区。系统发育分析表明,海州香薷在进化关系上与紫苏属更近。海州香薷叶绿体基因组完整序列分析也为其他超积累植物的基因组学和遗传学方面的研究奠定基础。