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重金属Cd胁迫和添加Si后番茄根的转录组初步分析

关键词：

番茄（Solanum lycopersicum）;重金属镉;硅;转录组;

摘要：

为探究重金属镉（Cd）胁迫和添加硅（Si）后对番茄根基因表达变化特性,以期为番茄低吸收Cd育种和Si抑制Cd吸收提供基因资源和理论基础。以‘耐裂王’番茄为材料,设置3个处理组:未添加Cd和Si的对照（CK）处理,添加Cd处理,添加Cd一周之后添加2 mmol/L的Si处理。本研究测定了番茄植株生物量和番茄根中镉含量,利用Illumina HiSeq高通量测序法对番茄根进行转录组测序,对转录组进行GO分类和KEGG通路富集分析。结果表明:Cd可以抑制番茄植株的生长,添加Si后可以抑制根中Cd的积累。以上3个处理相互比较分别有1 054、1 061和204个基因显示了表达差异;对比CK来看,表达差异基因主要富集在细胞壁、氧化还原酶活性及有机酸运输等功能。Cd+Si处理组对比Cd处理组,表达差异基因主要富集在细胞壁、氧化还原酶活性及有机酸运输等功能;番茄根受到Cd胁迫的时候主要以上调基因表达的模式来应答胁迫,加入Si以后,虽然番茄根还是以上调基因表达为主,但有所降低,相比只有Cd的处理组,上调基因下降了11.1%。通过KEGG通路富集分析,发现Solyc07g061720.3 （GA2ox4）、Solyc06g082590.1 （SlCRF1）和Solyc12g009220.2 （SlJAZ2） 3个基因表达上调可能与Cd抑制番茄生长有密切关系;番茄根中脂类代谢相关基因的差异表达与Si抑制Cd吸收有密切关系;Solyc05g051200.1 （ERF1）表达上调与添加Si增强番茄抗性有关。本研究有助于认识Cd和Si对番茄生长和Cd富集在基因层面的影响,并且对今后重金属污染防治工作有一定的指导意义。

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