烟草脂类合成关键基因NtLPAT的功能验证 作物学报    2025, 51 (9): 2527-2537.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44216

图4 ntlpat突变株系代谢组分析图
图A为差异表达基因GO富集柱状图; 图B为差异表达基因KEGG富集气泡图; 图C为磷脂合成途径和光合系统复合体差异表达基因示意图。

正文中引用本图/表的段落

对ntlpat和K326的转录组进行分析发现, ntlpat与对照K326相比差异表达基因总数为9043个, 其中上调基因数量有5173个, 下调基因有3870个。为阐明ntlpat与K326的生物学功能的差异, 进一步对差异基因进行KEGG和GO富集分析。GO富集分析发现, ntlpat和K326的差异基因主要富集在催化活性(catalytic activity)、有机酸代谢过程(organic acid metabolic process)和酮酸代谢过程(oxoacid metabolic process)等生物过程中(图4-A), 与代谢出现差异的途径相同。KEGG富集分析发现, ntlpat和K326的差异基因主要富集在昼夜节律-植物(cricadian rhythm-plant)、光合天线蛋白(photosynthesis-antenna proteins)、肌醇膦酸代谢(inositol phosphate metabolism)、鞘脂代谢(sphingplipid metabolism)等代谢途径中, 另外还有磷脂酰肌醇信号转导途径(phosphatidylinositol signaling system)、植物PI信号转导途径参与调节植物功能和生长发育(图4-B, C)。ntlpat与K326相比, 其三酰甘油从头合成通路上的大部分基因被下调表达, 意味着由于合成前体的含量下降, 三酰甘油的合成代谢速率下调。另外, ntlpat中多个捕光复合体的亚基蛋白的编码基因呈上调表达。由于捕光复合体与糖脂成比例结合在一起[29], ntlpat的中糖脂(MGDG, DGDG)含量上升, 推测细胞或许会上调表达捕光复合体亚基的mRNA表达水平, 进而提升该类蛋白的丰度, 以维持类囊体膜上功能蛋白与膜脂数量比例的稳定, 这种反馈调节也可能发生在鞘脂代谢和磷脂酰肌醇信号转导途径中的基因, 表明ntlpat在脂类代谢与光合途径发生重编程。这类途径参与细胞能量贮存与信号传导, 进而可能影响植物的生长发育和对环境胁迫的应答。

本文的其它图/表

• 图1 NtLPAT基因序列对比以及表达模式分析
  图A中, M为DL 2000 marker, 1为阴性对照, 2为目的条带。图B为烟草、马铃薯、辣椒与番茄LPAT序列的比对。图C为NtLPAT在烟草不同组织中的表达量, Root: 地下部; Shoot: 地上部; Shoot apex: 苗端。图D为NtLPAT响应黑胫病的表达模式, 0、6、12、24 hpi表示接菌后0、6、12、24 h, R表示烟草抗黑胫品种BH1000-1, S表示感黑胫烟草品种小黄金1025。图E为NtLPAT响应青枯病表达模式, 3、9、24 hpi表示接菌后3、9、24 h, R表示烟草抗青枯品种反帝三号-丙, S表示烟草感青枯品种红花大金元, CK表示未接菌对照, RS表示接种青枯菌。*、**和***分别表示在0.05、0.01和0.001水平差异显著。
  
• 图2 ntlpat对青枯病抗性鉴定
  图A为转基因材料鉴定峰图; 图B为K326与ntlpat接种青枯病菌后14、18、22、25、28、32、35 d时的病情指数; 图C为K326与ntlpat接种青枯0 d与35 d时的烟苗状态。*表示P < 0.05。
  
• 表1 ntlpat株系病毒病抗性分析
  
• 表2 ntlpat突变株系主要农艺性状
  
• 表3 ntlpat突变株系烟叶外观评价
  
• 图3 ntlpat突变株系脂质组分析图
  图A为差异代谢物KEGG分类图; 图B为脂类代谢途径中的差异脂类示意图。TG: 甘油三脂; PG: 磷脂酰甘油; MGDG: 单半乳糖二酰基甘油; DGDG: 二半乳糖二酰基甘油; Cer: 神经酰胺; SPH: 鞘磷脂; PC: 磷脂酰甘油; LPA: 溶血磷脂酸; LPC: 溶血磷脂酰胆碱。