文(wen)章題目：Foliar application of exogenous salicylic acid mitigates the detrimental effects caused by salt stress in sunflower seedlings

技術手段：轉錄組、RT-qPCR

長治學(xue)院(yuan)于(yu)近期(qi)在農林科學(xue)1區(qu)TOP期(qi)刊(kan)《Industrial Crops and Products》上發表(biao)了(le)聚葉面噴施外(wai)源水楊酸減輕鹽脅迫對向日(ri)葵幼苗的不利影響的研究成果。

本(ben)研究(jiu)的轉錄(lu)組測序和部分(fen)數據分(fen)析由上海派森(sen)諾生物科技股份有(you)限公(gong)司(si)完成。

隨(sui)著工業現代化和(he)灌(guan)溉(gai)土(tu)地及設施的(de)擴(kuo)大(da)，土(tu)壤鹽(yan)(yan)堿化問(wen)題日益嚴(yan)重(zhong)(zhong)，極(ji)大(da)地阻礙(ai)了(le)植(zhi)(zhi)(zhi)物(wu)(wu)的(de)生長和(he)生產，影響了(le)全球農業的(de)可持(chi)續發(fa)展(zhan)。土(tu)壤中的(de)高濃度鹽(yan)(yan)分還會導致滲(shen)透(tou)勢的(de)變化，嚴(yan)重(zhong)(zhong)限制(zhi)土(tu)壤成分的(de)吸收(shou)和(he)利用，引起滲(shen)透(tou)脅(xie)(xie)迫(po)(po)、養分脅(xie)(xie)迫(po)(po)、離(li)子脅(xie)(xie)迫(po)(po)和(he)活性(xing)氧積(ji)累等脅(xie)(xie)迫(po)(po)反(fan)應。由于細胞內抗氧化酶系統不穩定，持(chi)續的(de)鹽(yan)(yan)脅(xie)(xie)迫(po)(po)會導致活性(xing)氧（ROS）積(ji)累。植(zhi)(zhi)(zhi)物(wu)(wu)體內鈉和(he)氯離(li)子的(de)過度積(ji)累會導致嚴(yan)重(zhong)(zhong)的(de)離(li)子中毒，極(ji)大(da)地影響氮(dan)和(he)鎂的(de)吸收(shou)，尤其在葉片中會直(zhi)接(jie)抑制(zhi)光合(he)作用。控制(zhi)植(zhi)(zhi)(zhi)物(wu)(wu)對(dui)鹽(yan)(yan)脅(xie)(xie)迫(po)(po)反(fan)應的(de)要素之一(yi)是(shi)激素，如(ru)水(shui)楊酸（SA）。SA能(neng)通(tong)過激活抗氧化系統和(he)合(he)成與增加滲(shen)透(tou)壓(ya)有(you)關的(de)物(wu)(wu)質，促進鹽(yan)(yan)脅(xie)(xie)迫(po)(po)下植(zhi)(zhi)(zhi)物(wu)(wu)的(de)光合(he)作用，從而降低鹽(yan)(yan)脅(xie)(xie)迫(po)(po)對(dui)植(zhi)(zhi)(zhi)物(wu)(wu)的(de)負面影響，增強植(zhi)(zhi)(zhi)物(wu)(wu)在鹽(yan)(yan)脅(xie)(xie)迫(po)(po)下的(de)防御(yu)反(fan)應。

向(xiang)(xiang)日(ri)(ri)葵(kui)具有很強(qiang)(qiang)的(de)抗非生(sheng)(sheng)物(wu)脅(xie)迫能力，可在(zai)多種土壤中(zhong)栽(zai)培，由(you)于(yu)其(qi)生(sheng)(sheng)長周期(qi)短，適應(ying)環境(jing)的(de)能力強(qiang)(qiang)，可以(yi)作為研究(jiu)抗性機制的(de)理(li)想模型。為了(le)評估外(wai)施(shi)SA對(dui)遭受(shou)鹽脅(xie)迫向(xiang)(xiang)日(ri)(ri)葵(kui)幼苗的(de)影響，本研究(jiu)通過葉(xie)面(mian)噴(pen)灑四種不同濃(nong)(nong)度的(de)SA對(dui)向(xiang)(xiang)日(ri)(ri)葵(kui)幼苗進(jin)行(xing)了(le)處(chu)理(li)，隨后進(jin)行(xing)了(le)生(sheng)(sheng)理(li)學和(he)轉錄(lu)組學研究(jiu)，以(yi)確定提高(gao)向(xiang)(xiang)日(ri)(ri)葵(kui)植(zhi)物(wu)耐鹽性的(de)最有效濃(nong)(nong)度，并深入(ru)了(le)解其(qi)潛(qian)在(zai)機制。

技術路(lu)線

研(yan)究(jiu)結果

不(bu)同濃度(du)的SA對(dui)鹽脅(xie)迫下向日葵(kui)植物光(guang)合作(zuo)用參數的影響(xiang)

在鹽(yan)脅(xie)迫(po)(po)條件(jian)下，植(zhi)株高度(du)和(he)莖直徑明(ming)顯(xian)下降(jiang)；但與 NaCl 條件(jian)下相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)，葉面噴施SA（尤其是SA2和(he)SA3）能有效(xiao)提高這(zhe)(zhe)些生(sheng)(sheng)長指標(biao)。對幼苗(miao)光(guang)合(he)參數的(de)(de)比(bi)(bi)較表明(ming)，在鹽(yan)脅(xie)迫(po)(po)下，Fv/Fo比(bi)(bi)值降(jiang)低了(le)18.0%，Fv/Fm比(bi)(bi)值降(jiang)低了(le)4.0%，PIabs降(jiang)低了(le)52.5%。外源(yuan)施用(yong)(yong)SA1、SA2、SA3和(he)SA4后，與單獨施用(yong)(yong)NaCl相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)，Fv/Fo、Fv/Fm、PIabs值都有增(zeng)加。此外，當(dang)植(zhi)物受到鹽(yan)脅(xie)迫(po)(po)時，PSII反應中心（即ABS/RC、TRo/RC、DIo/RC和(he)ETo/RC）的(de)(de)能量(liang)流參數也發(fa)生(sheng)(sheng)了(le)一定程(cheng)度(du)的(de)(de)變化。總(zong)之，鹽(yan)脅(xie)迫(po)(po)會在一定程(cheng)度(du)上(shang)抑制向(xiang)日葵幼苗(miao)的(de)(de)光(guang)合(he)作用(yong)(yong)，但外源(yuan)SA可以緩(huan)解(jie)這(zhe)(zhe)種抑制作用(yong)(yong)。

圖1 6個處理下向(xiang)日葵幼苗表(biao)型及(ji)光(guang)合參數比(bi)較

鹽脅迫下SA對向(xiang)日葵ROS和抗氧(yang)化系統的(de)影(ying)響

當遭受鹽脅迫條件(jian)時，向(xiang)日葵(kui)植(zhi)物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)MDA、O2.-、-OH和(he)(he)(he)(he)H2O2含量分別(bie)顯(xian)著(zhu)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)190.8％、52.4％、301.8％和(he)(he)(he)(he)357％。相(xiang)反(fan)，與NaCl存(cun)(cun)在(zai)下觀察(cha)到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結果相(xiang)比(bi)，不同濃(nong)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外(wai)源(yuan)SA的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)導(dao)(dao)致ROS和(he)(he)(he)(he)MDA水平降(jiang)低。表明SA的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)抑制(zhi)(zhi)了產生(sheng)(sheng)超氧自由基和(he)(he)(he)(he)羥基自由基，減輕(qing)對(dui)(dui)植(zhi)物細(xi)(xi)胞(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傷(shang)害，減輕(qing)氧化(hua)(hua)損(sun)傷(shang)。此外(wai)，SA2對(dui)(dui)MDA和(he)(he)(he)(he)O2.-的(de)(de)(de)(de)(de)(de)產生(sheng)(sheng)具有最大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抑制(zhi)(zhi)作用(yong)，SA4對(dui)(dui)-OH和(he)(he)(he)(he)H2O2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)產生(sheng)(sheng)具有最大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抑制(zhi)(zhi)作用(yong)。NaCl處(chu)理增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了向(xiang)日葵(kui)中(zhong)抗(kang)氧化(hua)(hua)酶(mei)（SOD、POD和(he)(he)(he)(he)APX）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)活性，但(dan)抑制(zhi)(zhi)了CAT活性。與其他處(chu)理相(xiang)比(bi)，SA2誘導(dao)(dao)APX和(he)(he)(he)(he)SOD活性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)。非(fei)酶(mei)抗(kang)氧化(hua)(hua)劑中(zhong)，ASA-GSH系(xi)統(tong)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)AsA、GSH和(he)(he)(he)(he)DHA可以(yi)(yi)(yi)去除(chu)H2O2，維持AsA和(he)(he)(he)(he)GSH之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平衡。鹽脅迫下AsA、DHA和(he)(he)(he)(he)總(zong)AsA含量以(yi)(yi)(yi)及(ji)AsA/DHA比(bi)值增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)。AsA和(he)(he)(he)(he)總(zong)AsA含量顯(xian)著(zhu)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，分別(bie)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了58.8%和(he)(he)(he)(he)20.6%，而DHA含量和(he)(he)(he)(he)AsA/DHA比(bi)值沒有顯(xian)著(zhu)影響。外(wai)源(yuan)SA處(chu)理后，隨著(zhu)SA濃(nong)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，AsA和(he)(he)(he)(he)總(zong)AsA含量先升高后降(jiang)低，其中(zhong)AsA含量在(zai)SA2時達到峰值。綜(zong)上(shang)，鹽脅迫可以(yi)(yi)(yi)導(dao)(dao)致抗(kang)壞血(xue)酸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)產生(sheng)(sheng)來保(bao)護細(xi)(xi)胞(bao)，而低濃(nong)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)SA可以(yi)(yi)(yi)進一步(bu)誘導(dao)(dao)幼苗產生(sheng)(sheng)更多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)壞血(xue)酸，從而增(zeng)(zeng)(zeng)強(qiang)向(xiang)日葵(kui)植(zhi)株清(qing)除(chu)過量ROS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能力。

圖2 鹽(yan)脅(xie)迫(po)下ROS含量、抗氧(yang)化(hua)酶活(huo)性和(he)非(fei)酶抗氧(yang)化(hua)水平比(bi)較

SA2和SA3的(de)表達(da)譜比(bi)其(qi)他處理更(geng)接(jie)近CK的(de)表達(da)譜

為了(le)進(jin)一步研究(jiu)SA減(jian)輕向日葵鹽脅(xie)迫(po)(po)的潛在分(fen)子機制，我們對(dui)18個文(wen)庫(ku)(ku)進(jin)行了(le)RNA-seq（CK、NaCl、SA1、SA2、SA3、SA4），總共82782萬個原始讀數(shu)，經過質(zhi)控得(de)到了(le)76037萬條高質(zhi)量讀數(shu)。其(qi)中，大(da)(da)多數(shu)表(biao)達(da)(da)的基因（FPKM>1）表(biao)現(xian)出(chu)中等表(biao)達(da)(da)水平（1100）。對(dui)18個文(wen)庫(ku)(ku)進(jin)行了(le)層次聚類相(xiang)關分(fen)析和PCA，以(yi)揭示生物重復和樣本間表(biao)達(da)(da)譜(pu)的相(xiang)似性。CK、NaCl和SA（SA1-4）樣品(pin)(pin)明(ming)顯分(fen)離，表(biao)明(ming)在鹽脅(xie)迫(po)(po)下以(yi)及使用(yong)SA緩(huan)解(jie)鹽脅(xie)迫(po)(po)時，表(biao)達(da)(da)譜(pu)發生了(le)變化。SA1、SA2和SA3樣品(pin)(pin)與CK接近，SA4和NaCl樣品(pin)(pin)與CK相(xiang)差較(jiao)遠，說明(ming)SA1、SA2和SA3對(dui)鹽脅(xie)迫(po)(po)有(you)一定緩(huan)解(jie)作(zuo)用(yong)，且SA2和SA3的程度大(da)(da)致相(xiang)同的效果。綜上所述，SA尤其(qi)是(shi)SA2和SA3處(chu)理可以(yi)有(you)效緩(huan)解(jie)鹽脅(xie)迫(po)(po)。

圖3 18個文庫的轉錄組圖譜(pu)

不同濃度(du)SA對鹽(yan)脅迫下向日葵基因表達的影響

本(ben)研(yan)究(jiu)重點關注五個(ge)(ge)(ge)(ge)比(bi)較組(zu)，并確定(ding)(ding)了總(zong)共(gong)(gong)11,312個(ge)(ge)(ge)(ge)DEG（P.adj<0.05，|log2FC|>1.0）。在(zai)這(zhe)五個(ge)(ge)(ge)(ge)比(bi)較中確定(ding)(ding)了302個(ge)(ge)(ge)(ge)共(gong)(gong)享DEG，并且在(zai)除(chu)NaCl與CK外的(de)(de)(de)(de)(de)四個(ge)(ge)(ge)(ge)比(bi)較中共(gong)(gong)享了382個(ge)(ge)(ge)(ge)DEG。根據302個(ge)(ge)(ge)(ge)共(gong)(gong)享DEG表達(da)譜的(de)(de)(de)(de)(de)層(ceng)次聚類(lei)，DEG分(fen)為兩個(ge)(ge)(ge)(ge)分(fen)支，一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)由(you)SA4和(he)(he)NaCl組(zu)成，另一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)由(you)CK、SA1、SA2和(he)(he)SA3組(zu)成。聚類(lei)模(mo)式(shi)表明(ming)SA1、SA2和(he)(he)SA3在(zai)一(yi)(yi)(yi)定(ding)(ding)程度上表現出緩解鹽(yan)脅(xie)迫的(de)(de)(de)(de)(de)良好潛力，接近CK組(zu)的(de)(de)(de)(de)(de)緩解水平。相(xiang)(xiang)反(fan)，觀察到SA4在(zai)緩解鹽(yan)脅(xie)迫方面無效。本(ben)研(yan)究(jiu)還檢查了轉(zhuan)錄(lu)因(yin)子(zi)（TF）的(de)(de)(de)(de)(de)表達(da)模(mo)式(shi)，這(zhe)些轉(zhuan)錄(lu)因(yin)子(zi)受(shou)到差異性(xing)(xing)調節，并在(zai)減(jian)輕(qing)外源(yuan)SA對遭(zao)受(shou)鹽(yan)脅(xie)迫的(de)(de)(de)(de)(de)向日葵幼苗的(de)(de)(de)(de)(de)影響方面發揮作用。差異表達(da)轉(zhuan)錄(lu)因(yin)子(zi)數量最多的(de)(de)(de)(de)(de)家(jia)族(zu)(zu)是ERF（乙(yi)烯反(fan)應(ying)因(yin)子(zi)）、bHLH（堿性(xing)(xing)螺(luo)旋-環-螺(luo)旋）、NAC、MYB、WRKY、C2H2、HD-ZIP（同(tong)源(yuan)域-亮(liang)氨(an)酸拉(la)鏈(lian)）、MYB-相(xiang)(xiang)關的(de)(de)(de)(de)(de)bZIP（堿性(xing)(xing)亮(liang)氨(an)酸拉(la)鏈(lian)）和(he)(he)COL（CO樣）家(jia)族(zu)(zu)。總(zong)共(gong)(gong)鑒定(ding)(ding)出45個(ge)(ge)(ge)(ge)TF家(jia)族(zu)(zu)和(he)(he)727個(ge)(ge)(ge)(ge)TF成員，其中23個(ge)(ge)(ge)(ge)TF成員和(he)(he)32個(ge)(ge)(ge)(ge)TF家(jia)族(zu)(zu)在(zai)比(bi)較組(zu)之間共(gong)(gong)享。由(you)此(ci)可見(jian)，許多TF家(jia)族(zu)(zu)參與了外源(yuan)SA對鹽(yan)脅(xie)迫的(de)(de)(de)(de)(de)響應(ying)。最后，本(ben)研(yan)究(jiu)隨(sui)機選擇10個(ge)(ge)(ge)(ge)基因(yin)，通過(guo)RT-qPCR進(jin)行表達(da)定(ding)(ding)量，以驗證RNA-seq結果的(de)(de)(de)(de)(de)準(zhun)確性(xing)(xing)。

圖4 DEG的比較和(he)表達譜

DEG分析

與NaCl相比，在四(si)種(zhong)(zhong)SA處理中(zhong)，DEG在192、384、450和(he)210個(ge)GO條目中(zhong)顯(xian)著(zhu)富集(ji)(ji)(ji)(ji)，其(qi)中(zhong)33個(ge)在比較(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)共(gong)享(xiang)。有15個(ge)共(gong)享(xiang)顯(xian)著(zhu)富集(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)BP，如細胞激素代(dai)(dai)(dai)謝(xie)過程(cheng)、氣(qi)孔(kong)運(yun)動(dong)和(he)氧化還原輔(fu)酶代(dai)(dai)(dai)謝(xie)過程(cheng)。在各個(ge)比較(jiao)(jiao)(jiao)組中(zhong)顯(xian)著(zhu)富集(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)其(qi)他BP包(bao)(bao)括(kuo)(kuo)對鈣離子的(de)(de)(de)反應(ying)(ying)、氣(qi)孔(kong)復合體發育(yu)、氣(qi)孔(kong)運(yun)動(dong)、SA代(dai)(dai)(dai)謝(xie)過程(cheng)的(de)(de)(de)調節、ROS生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)合成過程(cheng)、SA生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)合成過程(cheng)對SA的(de)(de)(de)反應(ying)(ying)以及萜(tie)類生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)合成過程(cheng)。根(gen)據KEGG富集(ji)(ji)(ji)(ji)分(fen)析，15、10、16、12和(he)13個(ge)KEGG通(tong)路分(fen)別在NaCl vs CK、SA1 vs NaCl、SA2 vs NaCl、SA3 vs NaCl和(he)SA4 vs NaCl中(zhong)顯(xian)著(zhu)富集(ji)(ji)(ji)(ji)，僅共(gong)享(xiang)一個(ge)KEGG通(tong)路，即光(guang)合作用(yong)天線(xian)蛋(dan)白(bai)。SA1 vs NaCl和(he)SA2 vs NaCl均(jun)表(biao)現出9個(ge)顯(xian)著(zhu)富集(ji)(ji)(ji)(ji)途徑(jing)(jing)的(de)(de)(de)共(gong)性，包(bao)(bao)括(kuo)(kuo)光(guang)合生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)中(zhong)的(de)(de)(de)光(guang)合作用(yong)、碳(tan)代(dai)(dai)(dai)謝(xie)和(he)碳(tan)固定。SA2 vs NaCl以及SA3 vs NaCl在10種(zhong)(zhong)常(chang)見通(tong)路中(zhong)表(biao)現出顯(xian)著(zhu)富集(ji)(ji)(ji)(ji)，包(bao)(bao)括(kuo)(kuo)輔(fu)因子生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)合成、卟啉代(dai)(dai)(dai)謝(xie)和(he)核糖體。此外(wai)，SA3 vs NaCl和(he)SA4 vs NaCl的(de)(de)(de)比較(jiao)(jiao)(jiao)揭示了四(si)種(zhong)(zhong)常(chang)見途徑(jing)(jing)的(de)(de)(de)顯(xian)著(zhu)富集(ji)(ji)(ji)(ji)，包(bao)(bao)括(kuo)(kuo)次(ci)生(sheng)(sheng)代(dai)(dai)(dai)謝(xie)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)合成和(he)MAPK信號(hao)途徑(jing)(jing)植物(wu)(wu)(wu)。總之，植物(wu)(wu)(wu)鹽脅迫(po)的(de)(de)(de)緩解可(ke)能涉(she)及光(guang)合作用(yong)、植物(wu)(wu)(wu)激素信號(hao)轉(zhuan)導、MAPK信號(hao)通(tong)路以及響(xiang)應(ying)(ying)SA的(de)(de)(de)次(ci)級代(dai)(dai)(dai)謝(xie)產(chan)物(wu)(wu)(wu)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)合成等過程(cheng)。

圖5 五個比較中(zhong)DEG的(de)GO和KEGG富集分析

DEG的K-means分析

為(wei)(wei)確定與(yu)向日葵響應鹽(yan)(yan)脅(xie)迫(po)和(he)(he)(he)SA脅(xie)迫(po)緩解作用(yong)(yong)相(xiang)關(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)DEG的(de)(de)(de)(de)(de)主要表(biao)(biao)達(da)(da)趨勢(shi)，采(cai)用(yong)(yong)K-means聚類將11,312個(ge)DEG分為(wei)(wei)15個(ge)表(biao)(biao)達(da)(da)簇（C1-C15）。來(lai)自C2（1059，25個(ge)TF）、C3（975，90個(ge)TF）、C6（676，60個(ge)TF）、C9（534，58個(ge)TF）和(he)(he)(he)C13（674，50個(ge)TF）的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)因(yin)(yin)(yin)(yin)表(biao)(biao)達(da)(da)趨向于氯化鈉處(chu)理后(hou)減(jian)少，并隨著外源SA的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)而(er)增(zeng)加(jia)(jia)。來(lai)自C6、C9和(he)(he)(he)C13的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)因(yin)(yin)(yin)(yin)表(biao)(biao)達(da)(da)在(zai)(zai)(zai)SA2中(zhong)達(da)(da)到(dao)峰值(zhi)，來(lai)自其余兩個(ge)簇（C2和(he)(he)(he)C3）的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)因(yin)(yin)(yin)(yin)表(biao)(biao)達(da)(da)在(zai)(zai)(zai)SA3中(zhong)達(da)(da)到(dao)峰值(zhi)，所有(you)基(ji)因(yin)(yin)(yin)(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)達(da)(da)在(zai)(zai)(zai)SA4中(zhong)最低。此外，C5（1087，56個(ge)TF）和(he)(he)(he)C10（1417，66個(ge)TF）的(de)(de)(de)(de)(de)DEG在(zai)(zai)(zai)NaCl處(chu)理后(hou)表(biao)(biao)現出表(biao)(biao)達(da)(da)上調(diao)(diao)。隨著外源SA濃度的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，DEG的(de)(de)(de)(de)(de)數量(liang)逐漸減(jian)少，在(zai)(zai)(zai)SA2或SA3達(da)(da)到(dao)峰值(zhi)，之(zhi)后(hou)DEG的(de)(de)(de)(de)(de)數量(liang)增(zeng)加(jia)(jia)。此外，C12中(zhong)基(ji)因(yin)(yin)(yin)(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)達(da)(da)在(zai)(zai)(zai)NaCl脅(xie)迫(po)下(xia)(xia)保持不變(bian)。然而(er)，隨著SA濃度的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，表(biao)(biao)達(da)(da)水平(ping)增(zeng)加(jia)(jia)，在(zai)(zai)(zai)SA3中(zhong)達(da)(da)到(dao)峰值(zhi)，但在(zai)(zai)(zai)SA4中(zhong)急劇下(xia)(xia)降。為(wei)(wei)了探索(suo)這(zhe)(zhe)些(xie)差異表(biao)(biao)達(da)(da)基(ji)因(yin)(yin)(yin)(yin)在(zai)(zai)(zai)減(jian)輕鹽(yan)(yan)脅(xie)迫(po)有(you)害影(ying)響方面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)可能作用(yong)(yong)，我們對這(zhe)(zhe)八(ba)個(ge)基(ji)因(yin)(yin)(yin)(yin)簇進行了GO和(he)(he)(he)KEGG富集分析。鹽(yan)(yan)脅(xie)迫(po)下(xia)(xia)表(biao)(biao)達(da)(da)下(xia)(xia)調(diao)(diao)的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)因(yin)(yin)(yin)(yin)主要參與(yu)光合作用(yong)(yong)、次生代(dai)謝(xie)(xie)產(chan)物的(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)生、碳同化和(he)(he)(he)植物激素信號傳(chuan)遞等過程。與(yu)核糖體、ATP 代(dai)謝(xie)(xie)、SA代(dai)謝(xie)(xie)、氧化磷酸(suan)化和(he)(he)(he)蛋白酶體相(xiang)關(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)通路基(ji)因(yin)(yin)(yin)(yin)因(yin)(yin)(yin)(yin)鹽(yan)(yan)脅(xie)迫(po)而(er)下(xia)(xia)調(diao)(diao)。

圖(tu)6 對五(wu)個(ge)比較組(zu)中確(que)定的DEG進行K-means聚類分(fen)析

使用WGCNA進(jin)行基因共表達(da)網絡分析

本研究還進行了(le)WGCNA，以(yi)確定共(gong)表(biao)(biao)達(da)的(de)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)簇(cu)和(he)核心調(diao)控(kong)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)，這(zhe)些基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)在(zai)SA減(jian)輕鹽(yan)(yan)脅(xie)迫(po)影響(xiang)的(de)能(neng)力中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)發(fa)揮作(zuo)用。11,312個DEG被分為11個共(gong)表(biao)(biao)達(da)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)。我們選(xuan)(xuan)擇了(le)4個與向日葵對(dui)鹽(yan)(yan)脅(xie)迫(po)和(he)SA的(de)反應(ying)相關的(de)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)，解釋了(le)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)和(he)樣(yang)本之(zhi)間的(de)關系。此外，在(zai)黃(huang)(huang)色(se)(se)(se)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)識(shi)(shi)(shi)別出(chu)93個TF，在(zai)藍(lan)色(se)(se)(se)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)識(shi)(shi)(shi)別出(chu)112個TF，在(zai)綠色(se)(se)(se)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)識(shi)(shi)(shi)別出(chu)49個TF，在(zai)棕色(se)(se)(se)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)識(shi)(shi)(shi)別出(chu)195個TF。這(zhe)449個TF屬于(yu)42個家族，其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)bHLH、ERF和(he)MYB家族數量(liang)最多；這(zhe)些家族與植物(wu)(wu)對(dui)非生物(wu)(wu)脅(xie)迫(po)的(de)反應(ying)密切相關。對(dui)這(zhe)四個模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)進行了(le)功能(neng)富(fu)集(ji)分析，旨(zhi)在(zai)更深(shen)入(ru)地了(le)解SA處理減(jian)輕向日葵鹽(yan)(yan)脅(xie)迫(po)引起的(de)損傷的(de)潛在(zai)分子機制。黃(huang)(huang)色(se)(se)(se)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)在(zai)真核生物(wu)(wu)的(de)核糖(tang)體(ti)生物(wu)(wu)發(fa)生、核糖(tang)體(ti)和(he)蛋白酶(mei)體(ti)途徑中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)表(biao)(biao)現(xian)出(chu)顯著的(de)富(fu)集(ji)。藍(lan)色(se)(se)(se)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)富(fu)集(ji)于(yu)多種途徑，包括磷酸戊糖(tang)途徑、光(guang)(guang)合(he)(he)(he)作(zuo)用、淀(dian)粉和(he)蔗糖(tang)代謝(xie)、光(guang)(guang)合(he)(he)(he)生物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)碳(tan)固定、代謝(xie)途徑、次生代謝(xie)物(wu)(wu)的(de)生物(wu)(wu)合(he)(he)(he)成(cheng)和(he)碳(tan)代謝(xie)。綠色(se)(se)(se)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)主(zhu)(zhu)要富(fu)集(ji)光(guang)(guang)合(he)(he)(he)作(zuo)用、光(guang)(guang)合(he)(he)(he)作(zuo)用-天線蛋白、不(bu)飽和(he)脂肪酸生物(wu)(wu)合(he)(he)(he)成(cheng)和(he)代謝(xie)途徑等(deng)過程(cheng)。棕色(se)(se)(se)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)主(zhu)(zhu)要富(fu)集(ji)于(yu)抗壞血酸和(he)醛(quan)糖(tang)代謝(xie)以(yi)及(ji)植物(wu)(wu)激(ji)素信(xin)號(hao)轉導。篩選(xuan)(xuan)了(le)藍(lan)色(se)(se)(se)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)主(zhu)(zhu)要與碳(tan)固定相關的(de)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)、棕色(se)(se)(se)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)與激(ji)素信(xin)號(hao)轉導相關的(de)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)、綠色(se)(se)(se)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)與光(guang)(guang)合(he)(he)(he)作(zuo)用相關的(de)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)、黃(huang)(huang)色(se)(se)(se)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)與核糖(tang)體(ti)相關的(de)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)以(yi)及(ji)各自模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)TF來(lai)構建共(gong)表(biao)(biao)達(da)網絡并識(shi)(shi)(shi)別中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心調(diao)控(kong)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)和(he)轉錄因(yin)(yin)子。

圖(tu)7 鑒(jian)定(ding)出的DEG的共表達網(wang)絡(luo)分析

結(jie) 論

葉面噴施(shi)一(yi)定濃度的外源(yuan)SA溶液可顯著(zhu)減輕鹽脅迫(po)對向(xiang)日(ri)葵幼(you)苗(miao)的不利影(ying)響(xiang)。SA可以部分促進鹽脅迫(po)下(xia)向(xiang)日(ri)葵幼(you)苗(miao)的生(sheng)長和(he)(he)光合作(zuo)用(yong)(yong)，導致(zhi)SA處理(li)后ROS和(he)(he)MDA水(shui)平降低。SA增強抗氧化(hua)(hua)酶活性和(he)(he)AsA-GSH含量(liang)，有效(xiao)減輕ROS積(ji)累和(he)(he)膜氧化(hua)(hua)損傷(shang)。DEG在與光合作(zuo)用(yong)(yong)-天線蛋白、光合作(zuo)用(yong)(yong)、氨(an)基(ji)酸(suan)代謝和(he)(he)核糖體相(xiang)關的通路中顯著(zhu)富集(ji)。通過K-means聚類和(he)(he)WGCNA鑒定了與鹽脅迫(po)響(xiang)應(ying)和(he)(he)減輕其(qi)(qi)有害影(ying)響(xiang)至關重要的關鍵基(ji)因和(he)(he)TF。SA的有益效(xiao)果(guo)(guo)取決(jue)于其(qi)(qi)濃度、生(sheng)理(li)指標測量(liang)和(he)(he)轉錄組學數據已被廣泛研(yan)(yan)究。總體而言，向(xiang)日(ri)葵在1 mM SA處理(li)下(xia)表(biao)現最好(hao)。我們的研(yan)(yan)究結果(guo)(guo)表(biao)明(ming)，SA有潛力作(zuo)為(wei)生(sheng)長調節(jie)劑，增強向(xiang)日(ri)葵對鹽脅迫(po)的反應(ying)，這(zhe)為(wei)制定旨(zhi)在優化(hua)(hua)鹽堿地(di)利用(yong)(yong)的環境友(you)好(hao)且(qie)具(ju)有成本(ben)效(xiao)益的策略奠定了基(ji)礎(chu)。

參(can)考文獻：

Liu, A., Wang, M., Dong, J., Yan, Z., Wang, X., Li, J., & Song, H. (2024). Foliar application of exogenous salicylic acid mitigates the detrimental effects caused by salt stress in sunflower seedlings. Industrial Crops and Products, 222, 119854.

原(yuan)文鏈接：

//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669024018314?via%3Dihub