低温胁迫下玉米根系生理变化及相关基因表达分析

低温是北方地区限制玉米苗期生长的主要非生物胁迫之一.本研究以玉米(Zea mays)自交系'合344'为实验材料,分析玉米幼苗在5℃低温处理12 h,24 h,3 d和7 d时,其根系抗氧化系统和渗透调节物质的变化及相关基因表达情况.结果表明,低温处理7 d时,玉米幼苗根系的鲜重和干重与对照相比分别降低了47.9％ 和66.7％;超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD),过氧化氢酶(peroxidase,POD)活性逐渐升高,与对照相比分别提高了44.8％和30.1％;脯氨酸(proline,Pro)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量与对照相比分别上升了77.6％和83.1％.对低温处理3 d玉米幼苗根系进行了转录组测序分析,从中筛选10个ZmSODs基因,大多数基因上调表达,其中ZmSOD1,ZmSOD7和ZmSOD9与其他基因相比上调表达较高;筛选出12个上调表达的ZmPODs基因,其中ZmPOD35,ZmPOD92,ZmPOD94和ZmPOD108相对表达量较高;筛选出9个编码脂氧和酶(lipoxygenase,LOX)的基因,其中ZmLOX3,ZmLOX5,ZmLOX6和ZmLOX7上调表达;筛选出3个与脯氨酸合成相关的吡咯啉-5-羧酸合成酶基因(delta 1-pyrroline-5-carboxylate synthetase,P5CS),其中ZmP5CS1和ZmP5CS4上调表达.本研究为进一步研究作物在低温胁迫下生理指标及相关基因表达调控规律提供参考资料.