模拟干旱胁迫下不同氮素水平对烟苗基因表达谱的影响

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烟草是我国一种重要的经济作物和模式植物,为了探究干旱胁迫下不同氮素水平对烟苗基因表达谱的影响,试验通过PEG-6000对烟苗进行模拟干旱胁迫并提供3个不同浓度梯度氮素营养,并对烟苗主要生理指标和转录组数据进行分析,获得的主要结果如下:1.模拟干旱胁迫下不同氮素水平烟苗生理指标分析干旱胁迫下不同氮素水平对烟苗各项生理指标的影响不同,干旱胁迫使烟苗总根长、根系总表面积和根系总体积下降,这些指标随着供氮水平的增加而逐渐降低;干旱胁迫下提高氮素水平使烟苗地上部分干鲜重增加,但是改变氮素水平会使烟苗根的干鲜重降低;干旱胁迫下叶绿素含量随着供氮水平的增加而增加,并降低了叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,增加了叶片的胞间CO2浓度,气孔导度和胞间CO2浓度随着供氮水平的增加而增加;干旱胁迫降低了烟苗内Fe、Cu、Mn等中微量元素的含量,同时改变供氮水平使这些元素的含量继续降低,但Zn元素的含量随着供氮水平的增加而增加;干旱胁迫下烟苗内烟碱含量和游离氨基酸总量增加,并且随着供氮水平的增加而增加,同时根中的可溶性蛋白含量随着供氮水平的增加而增加,但是总体上小于对照;干旱胁迫降低了烟苗叶和根中硝酸还原酶的活性,但是增强了谷氨酰胺合成酶、谷氨酸脱氢酶和谷氨酸合成酶的活性,随着供氮水平的变化各个酶的活性变化不一。2.基于RNA-Seq技术的烟苗基因表达谱分析通过RNA-Seq测序技术对干旱胁迫下不同氮素水平的烟苗进行分析,三个处理分别获得2382个、1963个和2254个差异表达的基因,将三个处理的差异基因进行GO功能注释分类,差异基因可富集到3大类(生物过程、细胞组成、分子功能)和30小类。对差异表达基因进行KEGG注释结果表明,低氮干旱处理中差异基因主要富集在植物激素信号转导途径、有机物生物合成、碳氮代谢、光合作用和有机物代谢等相关代谢途径,中氮干旱处理中差异基因主要富集在植物信号转到途径、氮代谢、氨基酸生物合成、光合作用、氨基酸代谢和糖类代谢等相关代谢途径,高氮干旱处理中的差异基因主要富集在植物信号转到途径、氮代谢、糖类代谢、氨基酸代谢和光合作用等代谢途径。
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