盐、碱胁迫下高丹草苗期生理特征及转录组学分析

高丹草(Sorghum bicolor×S.sudanense hybrids)具有抗旱和耐盐碱特性,逐渐成为畜牧业重要的饲料作物,明确高丹草耐盐、耐碱分子调控机制对高丹草分子辅助育种具有重要意义.本文对高丹草种子进行不同浓度的NaCl和Na2CO3 胁迫,统计不同浓度下发芽率变化;高丹草幼苗进行200 mmol/L的NaCl和Na2CO3 胁迫处理,不同时间段对整株幼苗可溶性糖、脯氨酸(PRO)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和总超氧化物歧化酶(T-SOD)生理指标测定和转录组学表达分析.结果表明,相同浓度中性盐(NaCl)胁迫高丹草种子发芽率、根长均大于碱性盐(Na2CO3)胁迫.随着胁迫时间延长,POD和CAT在中性盐胁迫时表现出逐渐下降趋势,碱性盐胁迫时呈逐渐增加趋势;PRO、可溶性糖和T-SOD在中性盐胁迫表现出逐渐增大趋势,碱性盐胁迫时表现出逐渐减小趋势.转录组学分析发现,在中性盐胁迫 6、12 和 24 h后,分别鉴定出 241 个、293 个和 149 个DEG,碱性盐胁迫后,分别鉴定出 664 个、641 个和 728 个DEG.GO和KEGG 聚类分析显示,盐和碱胁迫处理下参与氧化还原酶合成、渗透胁迫、细胞膜组分、细胞氧化解毒等相关DEG在高丹草苗期生长过程中应对盐碱胁迫响应发挥关键性作用,DEG主要集中在激素信号转导、光合代谢、氧化还原、糖代谢、核酸修复、苯丙烷生物合成等过程与非生物胁迫或逆境相关.盐碱胁迫条件下,高丹草幼苗应对环境刺激通过激素信号转导和氧化还原酶解毒.糖代谢和还原酶合成转运在耐盐碱品种中起到了重要作用.