基于MSAP的检测方法和转录组学分析揭示了外源2,4-表 brassinolide如何缓解大豆幼苗中镉胁迫的分子机制

《Journal of Plant Growth Regulation》：MSAP-Based Assay and Transcriptomics Analysis Reveal Molecular Mechanisms by Which Exogenous 2,4- Epibrassinolide Alleviates Cadmium Stress on Soybean Seedlings

　　

摘要

为了探究外源2,4-表牛儿苗醇（EBR）缓解大豆（Glycine max (L.) Merr.）重金属镉胁迫的分子机制，我们对遭受3天镉胁迫的大豆幼苗进行了甲基化敏感扩增多态性（MSAP）检测和甲基化差异基因分析。同时，我们还进行了转录组测序（RNA-seq）以及对选定基因的定量荧光验证。实验所用的大豆幼苗被分为3组：未经处理的对照组（CK）、镉胁迫组（Cd）以及EBR与镉共同胁迫组（Cd-EBR）。研究结果表明，EBR显著降低了耐镉大豆幼苗叶片中的DNA甲基化水平。随着镉胁迫浓度的增加，EBR降低DNA甲基化水平的能力减弱，在所有处理条件下，非甲基化（类型I）成为主要的DNA甲基化类型。我们发现某些调控元件在植物的耐逆性中起着重要作用。RNA-seq结果显示，CK与Cd相比差异表达基因（DEGs）的数量最多，而CK与Cd-EBR相比差异表达基因的数量最少；在每一组对比中，下调基因的数量均多于上调基因的数量。基因本体论（GO）富集分析表明，这些差异表达基因主要归属于与细胞、细胞结构、细胞器、膜结构、催化活性、结合功能、细胞过程、代谢过程及单生物体过程相关的GO术语。京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析显示，Cd组与Cd-EBR组之间的差异表达基因在植物激素信号转导、苯丙素类生物合成、次生代谢产物合成、茚三酚类及姜辣素生物合成以及植物-病原体相互作用等通路中显著富集，这表明这些基因可能直接或间接参与了EBR和镉共同胁迫下大豆幼苗的生长与发育过程，且EBR通过调节这些基因的表达来缓解大豆的镉胁迫。总体而言，本研究揭示了EBR缓解大豆镉胁迫的分子机制。我们的发现为通过应用EBR改善大豆在重金属镉胁迫下的生长提供了重要参考。