| DNA甲基化参与调控马铃薯响应干旱胁迫的关键基因挖掘 |
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| 引用本文： | 李鹏程,毕真真,孙超,秦天元,梁文君,王一好,许德蓉,刘玉汇,张俊莲,白江平.DNA甲基化参与调控马铃薯响应干旱胁迫的关键基因挖掘[J].作物学报,2021(4):599-612. |
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| 作者姓名： | 李鹏程 毕真真 孙超 秦天元 梁文君 王一好 许德蓉 刘玉汇 张俊莲 白江平 |
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| 作者单位： | 甘肃省干旱生境作物学重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室;甘肃农业大学农学院 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金项目(31660432,31960442);国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-09-P14);甘肃省马铃薯产业体系(GARS-03-P1);甘肃农业大学引进人才专项科研项目(2017RCZX-01);甘肃省科技厅项目(18JR3RA170)资助。 |
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| 摘 要： | 植物受到干旱胁迫时,会通过DNA甲基化做出快速反应以帮助其应对胁迫。为探究在干旱胁迫下,DNA甲基化是如何影响基因转录表达,本研究对甘露醇模拟干旱和5-azadC(去甲基化)处理下,抗旱性不同的2个马铃薯品种(抗旱型,青薯9号;干旱敏感型,大西洋)进行转录组学分析,以Fold-change>2和校正后P<0.01进行差异表达基因(DEG)的筛选。GO富集分析发现,2种处理都共同显著富集到氧化应激和碳水化合物代谢过程相关的GO term。说明不同耐旱性马铃薯在响应干旱胁迫时,与这些GO term相关的基因也受DNA去甲基化调控。对既响应干旱又响应DNA去甲基化的1345个DEG进行KEGG功能富集发现,与植物抗旱相关的通路有植物MAPK信号途径、植物激素信号转导途径、植物谷胱甘肽代谢通路、糖酵解与糖异生和磷酸肌醇代谢通路。说明这些通路相关基因在大西洋和青薯9号2个抗旱性不同的马铃薯品种中,响应干旱的敏感性受DNA甲基化调控。接着对DEG上游1500 bp启动子区域进行顺式作用原件和甲基化CpG岛分析发现,干旱胁迫下参与植物谷胱甘肽代谢的GST基因通过DNA去甲基化来降低启动子区ABRE和CAAT-box作用元件的甲基化水平,进而激活该基因的表达以应对干旱胁迫。因此,利用比较转录组学分析干旱和DNA去甲基化处理下的差异基因,可挖掘到DNA甲基化参与调控马铃薯响应干旱胁迫的相关基因,为研究马铃薯干旱胁迫响应的表观遗传学机理提供新的研究思路。
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| 关 键 词： | 马铃薯 干旱胁迫 DNA甲基化 转录组 谷胱甘肽S转移酶 |
Key genes mining of DNA methylation involved in regulating drought stress response in potato |
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| LI Peng-Cheng,BI Zhen-Zhen,SUN Chao,QIN Tian-Yuan,LIANG Wen-Jun,WANG Yi-Hao,XU De-Rong,LIU Yu-Hui,ZHANG Jun-Lian,BAI Jiang-Ping.Key genes mining of DNA methylation involved in regulating drought stress response in potato[J].Acta Agronomica Sinica,2021(4):599-612. |
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| Authors: | LI Peng-Cheng BI Zhen-Zhen SUN Chao QIN Tian-Yuan LIANG Wen-Jun WANG Yi-Hao XU De-Rong LIU Yu-Hui ZHANG Jun-Lian BAI Jiang-Ping |
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| Institution: | (Gansu Provincial Key Laboratory of Aridland Crop Science/Gansu Key Laboratory of Crop Improvement&Germplasm Enhancement,Lanzhou 730070,Gansu,China;College of Agronomy,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,Gansu,China) |
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