小豆芽期耐盐种质资源筛选与耐盐机制分析
王金燕, 石琨, 吕青啡, 袁政, 李晨浩, 张泽燕, 闫建俊, 闫虎斌, 朱慧珺, 郝青婷, 赵雪英, 张耀文, 高伟, 王茜
作物学报
2026, 52 ( 10):
2939-2960.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2026.64051
盐碱地面积的不断扩大对作物生产构成严峻挑战, 挖掘小豆耐盐种质并解析其耐盐分子机制, 对扩大小豆适种区域、保障粮食安全具有重要意义。本研究以110份小豆种质资源为研究对象, 利用隶属函数和主成分分析, 将11个生长指标简化为3个综合指标, 并筛选出耐盐品种东掌小红豆和盐敏感品种特红3号。生理生化指标测定显示, 东掌小红豆在抗氧化和渗透调节能力方面显著优于特红3号。转录组分析发现, 相比对照组, 在盐处理组的东掌小红豆和特红3号中分别鉴定出3801个和7811个差异表达基因。经GO和KEGG分析表明, 这些基因主要参与代谢过程、细胞过程等生物学途径; 结合转录组和qRT-PCR鉴定到3个可能与耐盐相关的基因(LOC108343245、LOC108346293、LOC108331871), 这3个基因主要参与淀粉和糖代谢途径。本研究筛选出小豆耐盐种质, 并推测鉴定到的耐盐基因可能通过参与淀粉和糖代谢途径来调控小豆耐盐, 为培育小豆耐盐新品种和盐碱地利用提供了理论依据。
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附图1
盐胁迫下东掌小红豆与特红3号差异表达基因的GO与KEGG富集分析
A: DCK vs DST的GO富集分析; B: TCK vs TST的GO富集分析; C: DCK vs DST的KEGG富集气泡图; D: TCK vs TST的KEGG富集气泡图。处理同图4。
正文中引用本图/表的段落
在盐处理与对照条件下, 供试小豆种质的11个性状变化差异显著(表2)。在对照处理中, 各性状的变异范围较广。例如, 发芽势、侧根数和胚芽长的变异范围分别为36.70%~100.00%、2.00~23.00条和0.81~1.82 cm, 而在盐处理组中这些性状的变化范围分别为0~56.70%、0~4.00条、0~0.71 cm。由图1可知, 对照各指标分布较分散, 体现正常生长状态。相较于对照, 盐处理下性状数值范围大幅收缩, 所有性状均受到明显抑制, 但抑制程度存在差异, 胚芽干重下降99.58% (最严重), 发芽率下降62.52% (影响最小)。以上结果表明, 盐处理显著抑制小豆生长发育, 且不同品种响应不同, 使用单一指标难以全面评价其耐盐性, 这一结论在数据差异与分布特征中均得到验证。
为评估差异表达基因的功能, 本研究对2个品种在芽期盐胁迫下的差异表达基因进行GO与KEGG富集分析。GO分析显示(附图1-A, B), 差异表达基因多集中在生物学过程中的代谢过程(metabolic process)、细胞过程(cellular process)、生物学调节(biological regulation), 细胞组分中的细胞解剖实体(cellular anatomical entity), 分子功能中的催化活性(catalytic activity)、结合(binding), 表明差异表达基因广泛参与了多种代谢和调控过程。KEGG通路富集分析进一步显示(附图1-C, D), 2个品种富集的代谢通路存在明显差异, DCK vs DST主要特异性富集在淀粉和蔗糖代谢(starch and sucrose metabolism)、苯丙烷生物合成(phenylpropanoid biosynthesis)、甘油酯代谢(glycerolipid metabolism)途径中; TCK vs TST主要特异性富集在硫代谢(sulfur metabolism)、卟啉与叶绿素代谢(porphyrin and chlorophyll metabolism)、丁酸代谢(butanoate metabolism)途径中。其中, 淀粉和蔗糖代谢通路中富集的差异基因数量最多且显著性最高。因此, 淀粉和蔗糖代谢通路可能是调控小豆芽期耐盐性的关键通路。
本文的其它图/表
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