全基因组DNA甲基化和转录组联合分析鉴定杜梨耐盐相关转录因子

摘要：

[目的]鉴定不同杜梨株系根中响应盐胁迫信号的相关转录因子,分析盐胁迫下基因序列DNA甲基化变化与基因表达改变之间的关系,探讨参与调控不同杜梨株系耐盐能力的转录因子成员.[方法]以杜梨耐盐株系和普通株系为试材,在苗期使用200 mmol·L-1 NaCl对90日龄组培生根苗进行水培处理,以Hoagland营养液为对照.利用火焰石墨炉原子吸收光谱仪测定钠离子含量;利用全基因组DNA甲基化和转录组测序技术从表观遗传修饰和转录调控水平对盐胁迫下转录因子进行生物信息学分析;最后用McrBC-PCR和qPCR对差异转录因子进行验证.[结果]外源NaCl处理24 h后,杜梨植株中钠离子含量显著增加,其中耐盐株系的增加幅度比普通株系小,为普通株系钠含量的73.1％,但根中积累的钠是普通株系含量的1.1倍;杜梨根中检测到69类共2 682个转录因子的表达,盐胁迫后243个转录因子在两个株系中都发生了差异表达,包括AP2/ERF(37 个)、bHLH(19 个)、bZIP(7 个)、HD-Zip(10 个)、MYB(30 个)、NAC(18 个)、WRKY(8 个)和 ZFP(23 个)等家族成员;盐胁迫后,耐盐株系基因组中转录因子甲基化水平下降,而普通株系转录因子甲基化水平上升,其发生DNA差异甲基化区域主要在基因启动子位置,差异甲基化类型主要为mCHH,占mCG、mCHG、mCHH三种类型总和的93％以上.AP2/ERF、bHLH、DREB、GRAS、GT因子、HB Zip、MYB、NAC、Trihelix和Zinc finger ZFP家族的23个转录因子响应盐胁迫表达量上调而甲基化水平降低,可能参与调节钠在根中的吸收和积累.对部分候选基因的表达模式和启动子区域分别进行实时荧光定量(qPCR)和甲基化依赖型限制性内切酶PCR(McrBC-PCR),验证了生物信息学分析结果.[结论]盐胁迫后在两个杜梨株系根中均差异表达的转录因子数目为243个,其中8个转录因子(PbERF2、PbGT3、PbZAT10.1、PbSCL33、PbDREB1、PbZAT10.2、PbERF53、PbNAC72)DNA序列的甲基化改变与基因转录水平变化呈负相关,研究结果为揭示转录因子参与不同杜梨株系耐盐能力调控的分子机制提供了依据.

关键词：杜梨、盐胁迫、转录因子、DNA甲基化、转录组

所属期刊栏目：56

分类号：TE122.1;R730.264;S642.201

资助基金：江苏省自然科学基金;江苏现代农业梨产业技术体系项目;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-05-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：1377-1390,中插4-中插7