Plants-Basel, SCIE, IF=4.0

第一作者：张盼盼 副教授

通讯作者：张雄  教授

标题：Identification of Drought-Resistant Response in Proso Millet (Panicum miliaceum L.) Root through Physiological and Transcriptomic Analysis

糜子(Panicum miliacum L.)对非生物胁迫具有较强的抗逆性，特别是干旱。然而，其根部适应和耐受干旱胁迫的机制尚不清楚。本研究以榆糜2号为试验材料，通过分析20% PEG-6000模拟干旱胁迫下0、0.5、1.0、1.5和3.0 h以及复水24 h的糜子幼苗根系生理指标和转录组数据，阐明糜子根系响应干旱胁迫的分子机制。研究结果表明：随着干旱胁迫时间的延长，SOD活性、POD活性、可溶性蛋白含量、丙二醛和超氧阴离子自由基含量显著增加，但在复水后迅速下降。18个样品共获得130.46 Gb Clean Data，Q30碱基百分比均超过92%。差异表达基因数量（DEGs）在干旱3 h后达到最大值16105个。干旱条件下，上调的DEGs主要参与ATP结合、细胞核、蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶活性、MAPK信号通路-植物、植物-病原体相互作用以及植物激素信号转导，而下调的DEGs主要参与金属离子结合、跨膜转运蛋白活性和苯丙烷类物质生物合成。1441个转录因子聚类为64个TF家族，如AP2/ERF-ERF, bhh, WRKY, NAC, MYB和bZIP TF家族。生理性状相关基因与淀粉和蔗糖代谢、苯丙素生物合成、谷胱甘肽代谢、植物激素信号转导等密切相关。综上所述，蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶活性可调控糜子根活性氧代谢系统和可溶性蛋白。AP2/ERF-ERF、bHLH、WRKY、NAC、MYB和bZIP 转录因子家族与糜子根系抗旱性密切相关。本研究将为后续糜子耐旱基因功能的研究提供数据支持。

图1 上调和下调差异基因韦恩图

图2 上调和下调差异基因GO富集分析

图3 差异基因转录因子家族分析

本研究成果得到国家自然科学基金项目（31860340），陕西省科技厅重点研发计划（2024NC-YBXM-011），陕西省创新能力支撑计划项目（2024CX-GXPT-03），陕西省小杂粮产业技术体系项目（2023-2024），陕西省教育厅重点实验室项目(23JS068)和榆林市科技局科技计划项目（CXY-2022-69）的资助。