大麦发育过程中以及受压力诱导的叶片衰老过程中的转录重编程

《Annals of Botany》：Transcriptional reprogramming during developmental and stress-induced leaf senescence in barley

主叶发育与胁迫诱导的衰老阶段基因表达重编程及差异分析，发现早期干旱和缺氮胁迫分别调控约1000和100-500个差异基因，晚期共同形成营养回收相关衰老通路，基因重叠率达37-86%。

　　

摘要

背景与目的

叶片的功能在发育过程中以及受到环境信号的影响时会发生动态变化：从光合作用活跃叶片中的同化物来源，转变为衰老叶片中的宝贵资源来源。本研究的目的是探讨并比较大麦初生叶片在发育早期和晚期以及受到胁迫（干旱和氮缺乏）诱导的衰老过程中基因表达的重编程情况。

方法

通过微阵列分析来研究基因表达的重编程情况。

主要结果

衰老的早期阶段表现为叶绿素含量下降约10-20%；而后期阶段叶绿素含量下降约50%。发育性和干旱诱导的衰老在早期阶段产生了约1000个差异表达基因（DEGs），在后期阶段产生了约5000个DEGs。尽管叶绿素含量的下降程度相似，但低氮处理条件下差异表达基因的数量明显较少（100-500个）。在早期阶段，不同条件下的转录重编程重叠程度较低（低氮条件下为0.8-6.0%，干旱条件下为0.3-37%，发育性衰老条件下为1.4-21%）；大多数受调控的基因是特定于相应胁迫条件的。在后期阶段，多种特定的生理途径会汇聚到一个共同的衰老途径中，该途径涉及与营养物质循环利用相关的基因。此时，不同条件下的转录重编程重叠程度显著提高（低氮条件下为37-51%，干旱条件下为3.9-79%，发育性衰老条件下为4.3-86%）。

结论

数据表明，导致衰老的生理途径具有层次结构。了解这种复杂、动态、对环境敏感且高度灵活的衰老调控网络的结构与功能，有助于识别植物在变化环境中的关键表现因素。