纳米纤维素-铁螯合物矫治梨树缺铁黄化症的转录组分析

为探究纳米纤维素-铁螯合物矫治梨树缺铁黄化症的分子机制,对水培获得的缺铁黄化杜梨叶片喷施4 mmol/L的FeSO4(处理T1)和纳米纤维素-铁螯合物(纳米纤维素与FeSO4按电荷比1∶3 000螯合,处理T2),以喷施去离子水作对照(CK),处理72 h后,测定叶片活性铁含量、SPAD值和净光合速率,并对叶片进行转录组测序和分析.结果表明,与CK相比,T1和T2处理的叶片活性铁含量分别显著提高110.7％和235.8％,SPAD值显著提高26.1％和61.7％,净光合速率显著提高70.1％和98.5％,T1与T2之间差异也达到显著水平.转录组测序结果显示,相比CK,T1、T2分别有1 033、1 943个差异基因.GO(Gene ontology)功能富集分析显示,在分子功能、细胞组分和生物过程3个部分T2富集的GO项数量均大于T1,主要涉及金属离子固定、氧化还原过程、叶绿体、光合捕光过程等.KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析发现,与CK相比,T1仅有55个差异表达基因注释到4个通路中,T2有712个差异基因注释到18条通路中,主要参与光合作用-天线蛋白、光合作用、光合组织的碳固定、代谢途径等通路.杜梨铁蛋白家族基因表达量分析显示,T2的4个铁蛋白基因表达量均高于T1.光合作用-天线蛋白和光合作用2个通路中,T1和T2比CK共有58个基因表达量上调,其中56个基因在T2的表达量高于T1.选取8个差异表达基因进行qRT-PCR验证,结果表明,8个差异表达基因的表达模式与RNA-Seq分析结果一致.综合分析,喷施纳米纤维素-铁螯合物能调动更多的基因和代谢通路,使其矫治梨树缺铁黄化症的能力强于FeSO4.