高粱中离子结构转录网络的重组织与对盐碱胁迫的组织特异性适应有关

《BMC Plant Biology》：Ion-structured transcriptional network reorganization is associated with tissue-specific adaptation to saline–alkaline stress in sorghum

　　

摘要

盐碱胁迫会带来复杂的离子环境和高pH值压力，从而破坏作物的细胞稳态和代谢稳定性。本研究认为，在Sorghum bicolor中，离子失衡与协调的转录网络模式有关。通过结合离子稳态检测、抗氧化酶分析以及加权基因共表达网络分析（WGCNA），我们研究了在50 mM Na?CO?（pH≥10.5）的盐碱胁迫下，经过24小时和72小时后不同组织的具体响应。胁迫导致叶子和根部组织中Na?大量积累，而叶片中的K?水平保持稳定，根部则显著下降，这体现了不同的离子调节策略。转录组分析显示出了不同的时间动态特征，根部的重组更为广泛且持续更久。WGCNA识别出与Na?和K?相关的共表达模块，这些模块的基因表达与离子动态密切相关。在叶片中，一个与Na?相关的、富含内质网蛋白折叠成分的模块出现了协同抑制现象；在根部，一个与K?相关、富含质体代谢和离子转运功能的模块则随着K?的减少而下降。核心基因的连接性也与离子特性高度一致，表明存在结构化且与离子相关的网络模式。综上所述，这些发现表明离子失衡与组织特异性的胁迫反应密切相关，同时为未来研究高粱的盐碱耐受性提供了潜在的模块和核心基因作为功能验证的对象。