黑暗减弱大豆根部对磷缺乏的早期转录响应

《International Journal of Molecular Sciences》：Darkness Attenuates the Early Transcriptional Response to Phosphate Deficiency in Soybean Roots

　　

摘要

磷酸盐（P_i）缺乏会诱导增强P_i吸收和利用的响应。光照可能通过光合碳供应和信号转导影响这些响应。我们研究了光照如何影响水培大豆根部对P_i缺乏的早期转录响应。在光暗循环或持续黑暗条件下，将植物置于磷酸盐充足（+P）或磷酸盐缺乏（?P）环境中30小时。使用Oxford Nanopore cDNA测序技术对根部转录组进行分析。主成分分析（PCA）显示，转录组主要按光照条件分离，按P_i状态分离则较弱。在光照下，P_i缺乏诱导了涉及P_i转运、信号转导、转录调控、脂质重塑及代谢的广泛响应。在黑暗中，P_i缺乏条件下上调的基因相对较少。这种有限的响应并非由转录响应能力丧失所致，因为黑暗中本身就有数千个基因上调。通过对比变化倍数发现，黑暗减弱了而非逆转了?P响应。基于交互排名的基因集富集分析（GSEA）表明，黑暗中的减弱响应广泛涉及信号转导、代谢和转运通路。光信号基因对黑暗表现出强烈响应，但几乎没有磷酸盐依赖性调控。黑暗条件下根部蔗糖水平较低，与碳可用性降低可能参与减弱P_i缺乏响应的推测一致。