青檀扦插苗对不同氮素水平的形态、光合生理响应和转录组分析

【目的】研究不同氮素水平下青檀(Pteroceltis tatarinowii)形态和光合生理变化,筛选氮素响应基因,为后期深入开展氮素响应分子机理研究提供参考。【方法】选取0、2、50 mmol/L NH_4NO_3的Hocking’s营养液分别作为缺氮(N_0)、中氮(N_2)、高氮(N_(50))处理条件对青檀扦插苗进行盆栽控S pseudintermedius制试验,28 d时进行形态和光合生理指标测定。对不同氮素水平处理后的青檀混合样本进行3代全长转录组测序,测序结果为2代转录组测序提供参考,通过生物信息学分析筛选不同氮素水平响应的差异表达基因并进行KEGG通路富集分析,利用荧光定量PCR技术对富集基因进行根和叶片中的表MK-2206半抑制浓度达分析。【结果】氮素处理第28天时青檀的株高、地径、叶片数量、叶面积、比叶面积、叶片生物量、茎生物量,以及根系、叶片与茎氮含量随着氮素处理浓度提高而提高,总根长、总根表面积、总根体积、比根长、根冠比、根系生物量随着氮素浓度提高而降低。高氮素处理明显提高了叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含Q-VD-Oph临床试验量,增强了净光合速率和气孔导度。不同氮素水平的转录组测序的差异表达基因中76个基因随着氮素水平提高稳定上调表达,32个基因随着氮素水平提高稳定下调表达。对这108个基因进行KEGG通路富集分析发现排在前两位的分别是光合作用和氮代谢通路,光合作用通路富集的基因是OEE2、OEE3、PSBR、PSB27、PSAF和PSAK,氮代谢通路富集的基因是2个NR和1个NiR基因。表达分析结果显示这9个基因在根和叶片中具有相似的表达模式,缺氮处理中表达量最低,高氮处理中表达量最高;光合作用通路的6个基因在每一种氮素浓度处理时在叶中的表达量均高于在根中的。【结论】随着氮素浓度的提高,光合作用通路基因表达上调,促进了光合作用,硝酸还原酶基因和亚硝酸还原酶基因表达上调,提高了硝酸根的同化效率,最终造成青檀地上部生长得到加强,根系生长受到抑制。在没有参考基因组的情况下,为探讨青檀氮素响应分子机理、发掘关键候选基因提供了有力依据。