中国野生刺葡萄响应铝与 flg22 胁迫的可变剪接分析:揭示抗逆基因与剪接因子的作用

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:Planta 3.6

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  为探究可变剪接(AS)在葡萄响应铝(Al)和鞭毛蛋白 22(flg22)胁迫中的作用,研究人员对处理前后的葡萄叶片进行转录组测序。发现 Al 和 flg22 处理分别检测到 11,805 和 9,156 个 AS 事件,以跳过外显子(SE)为主,相关基因富集于特定代谢和信号通路。该研究为葡萄抗逆育种提供理论依据。

  
可变剪接(Alternative Splicing, AS)作为主要的转录后调控过程之一,可能参与植物对生物与非生物胁迫的响应。目前,关于 AS 在葡萄响应铝(Aluminium, Al)和鞭毛蛋白 22(flagellin 22, flg22)胁迫中的潜在作用仍知之甚少。本研究分别对 Al 和 flg22 处理前后的葡萄叶片进行转录组测序,以鉴定 AS 基因。结果显示,Al 处理组共检测到 11,805 个 AS 事件,其中跳过外显子(Skipped Exon, SE)类型占比最高(88.72%);flg22 处理组检测到 9,156 个 AS 事件,SE 类型占 88.52%。与处理 0 小时相比,Al 和 flg22 处理 12 小时分别鉴定出 42 个和 147 个差异可变剪接(Differential Alternative Splicing, DAS)基因(Differentially Expressed Alternative Splicing Genes, DASEGs)。功能分析表明,Al 处理后的 DASEGs 主要富集于谷胱甘肽代谢通路;flg22 处理后的 DASEGs 则富集于丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-Activated Protein Kinase, MAPK)信号通路和植物激素信号转导。研究进一步通过 RT-qPCR 验证了 7 个 Al 处理 12 小时后上调表达的抗逆相关 DASEGs,包括 β- 葡萄糖苷酶、钙调神经磷酸酶 B 类似蛋白、突触结合蛋白 - 3、半胱氨酸合酶和谷胱甘肽还原酶。同时,富亮氨酸重复序列受体样丝氨酸 / 苏氨酸蛋白激酶、BRI1 相关受体激酶 1 和受体样蛋白激酶等基因也得到验证。此外,研究还证实了 4 种丝氨酸 / 精氨酸(Serine/Arginine, SR)富集蛋白 SCL30A、SCL28、RS2Z32 和 SR45A 在 Al 和 flg22 胁迫下均呈上调表达。本研究深入解析了可变剪接与葡萄抗逆性的关联,有助于筛选有益性状的候选基因,为葡萄抗逆育种提供理论基础,并为揭示葡萄环境适应策略提供新视角。

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