大豆叶片施用锌肥后锌浓度时间动态及相关基因表达模式研究

《BMC Plant Biology》：Dissecting the temporal dynamics of leaf Zn concentration following foliar Zn application in soybean through Zn quantification and transcriptomic analysis

摘要

背景

叶片锌肥施用是纠正作物缺锌和实现作物锌生物强化的一项重要农艺实践。然而，叶片施用锌肥后叶片锌浓度的长期时间动态及其相关的叶片基因表达模式仍知之甚少。本研究在不同生长阶段向大豆（Glycine max (L.) Merr.）叶片喷施ZnSO₄，并追踪了施用锌叶片的锌浓度和转录组图谱，以表征叶片锌浓度的时间变化并调查相关的基因表达模式。

结果

无论锌肥施用时间如何，施用锌的叶片在生殖生长开始后锌浓度均有所下降。这表明叶片锌浓度的下降与从营养生长到生殖生长的转变之间存在时间上的关联。转录组分析和加权基因共表达网络分析揭示了一个与观察到的叶片锌浓度下降显著相关的基因模块。MAPK级联和钙信号通路在该模块中富集，可能参与了对这一叶片锌浓度变化的调控。此外，还鉴定出可能参与观察到的叶片锌浓度下降的候选锌转运蛋白（GmZIP12、GmZIP13、GmZIP23、GmHMA7、GmHMA11、GmHMA12、GmMTP2.1、GmMTP5.2 和 GmYSL3Lb）以及来自 bZIP、NAC、bHLH、MYB 和 ERF 等家族的转录因子。

结论

本研究发现，施用锌的大豆叶片中的锌浓度主要在生殖生长开始后下降。同时，鉴定出了可能参与观察到的叶片锌浓度下降的潜在信号通路和候选基因。叶片锌浓度的时间数据集及其相关转录组图谱为未来研究大豆中叶片施用锌的转运及其潜在的分子机制提供了基础信息。