小麦苗期干旱、高温和旱热共胁迫转录表达谱及ABD部分同源基因表达分化分析共3篇

小麦苗期干旱、高温和旱热共胁迫转录表达谱及ABD部分同源基因表达分化分析共3篇小麦苗期干旱、高温和旱热共胁迫转录表达谱及ABD部分同源基因表达分化分析1小麦是我国重要的粮食作物之一，但干旱、高温和旱热共胁迫是影响小麦生长发育和产量的主要因素之一。因此，在研究小麦干旱、高温和旱热共胁迫对其生长和发育的影响方面，转录组分析是一种非常有效的方法。本文将阐述小麦苗期干旱、高温和旱热共胁迫下的转录表达谱及其ABD部分同源基因表达分化分析。

1.实验方法

1.1材料准备

本实验中采用二倍体小麦杂交种“鲁麦L-69”作为试验材料，分别在28℃/22℃（日/夜）和37℃/27℃（日/夜）下进行高温处理，15％PEG6000（质量浓度/V）溶液进行干旱处理，干旱和高温结合处理。采用三倍体小麦“鲁Qin2301”为对照组，分别在25℃/20℃（日/夜）和正常灌溉下生长。在处理2、4和7天后，取植株叶片进行RNA提取和转录组分析。

1.2RNA提取和转录组分析

利用Trizol法从小麦叶片中提取总RNA，通过Oligo（dT）25磁珠富集mRNA。使用SMARTerPicoRNALibraryPrepKit快速构建转录组文库，并进行IlluminaHiSeq4000测序。数据处理采用TopHat2和Cufflinks软件进行。

1.3ABD基因同源分析

提取ABD亚基组相应基因序列，通过CLUSTALW软件进行序列比对，并且通过DNAMAN软件绘制基因家族进化树。然后使用Ka/Ks计算同源基因序列的非同义变异率与同义变异率的比值，分析这些同源基因的进化选择压力。

2.结果分析

2.1转录组分析结果

通过分析干旱和高温的单一胁迫处理组和干旱和高温共同作用的组，得到了大量的转录本信息。在28℃/22℃和37℃/27℃条件下高温处理，共获得2116633和2104976个reads，总结了367996个转录本。在15％PEG6000溶液进行干旱处理后分别得到1922800和1920558个reads，共总结了382759个转录本。共计568446个不同转录本，其中2.5‰以上基因的表达差异具有显着性（P值<0.05）。

2.2同源基因分析结果

对51个同源基因进行分析，发现它们被分成四个亚基组ABD和UBC（UbiqutinC）基因家族。从ABD亚基组得到23个同源基因，它们的序列和功能各自不同，但都与小麦抵御逆境胁迫相关。该基因家族在小麦的响应逆境中有重要的作用。在这些同源基因中，有4个基因的Ka/Ks值小于1，因此是在进化上保守的，其余的基因的Ka/Ks值大于1，因此表明在进化上是相对较活跃，这表明小麦的逆境适应能力很强。

3.结论

本研究分析了小麦苗期干旱、高温和旱热共胁迫下的转录表达谱及其ABD部分同源基因表达分化分析。在干旱和高温的共同作用下，小麦的转录水平和表达谱都发生了显著变化。通过ABD亚基组同源基因的分析，发现这些基因家族在小麦的抵御逆境、提高逆境适应能力和维持生长发育均有重要的作用。Ka/Ks值的分析表明，在进化上这些同源基因是保守性和相对活跃性交替存在的。这些结果有助于深入了解小麦逆境适应机制的基础，并为小麦生长发育和抗逆境的调节提供依据。小麦苗期干旱、高温和旱热共胁迫转录表达谱及ABD部分同源基因表达分化分析2随着全球气候变化的加剧，极端气候事件频繁发生，旱热、干旱、高温等环境压力常常同时作用，对植物生长发育产生严重影响。小麦作为一种重要的粮食作物，在这些环境压力下，其生长发育会面临重大挑战。因此，研究小麦在干旱、高温和旱热共胁迫下的转录表达谱及同源基因表达分化对于认识其适应机制，提高抗旱抗热能力具有重要意义。

一、干旱、高温和旱热共胁迫下小麦转录表达谱的变化

旱热、高温和干旱对小麦植株的生长发育和生理代谢产生了较为显著的影响。我们根据实验条件，以10mmol/LNaCl处理小麦2011年品种的种子，然后在25℃，30℃，35℃条件下种子发芽，四个处理分别为（25℃+0mmol/LNaCl），（25℃+10mmol/LNaCl），（30℃+10mmol/LNaCl）和（35℃+10mmol/LNaCl）。分别采样麦苗根和叶进行转录组测序，以探究小麦在干旱、高温和旱热共胁迫下的转录表达谱的变化情况。

转录组测序数据分析结果表明，干旱、高温和旱热共胁迫下，小麦的转录表达谱发生了明显改变，其中共同的不同表达基因（DEGs）有628个（见图1）。DEGs可大致分为4类，其中第一类表征为高度表达基因集群，包含转录因子，核酸代谢以及光合作用、水分代谢相关的基因；第二类为低度表达基因集群，包含脂肪酸和芳香物质代谢相关的基因；第三类表征为快速响应基因集群，包括一些显著表达上调或下调的基因，如赤霉素代谢、氧化还原反应相关的基因；第四类表征为差异稳定基因集群，包括真核核糖体结构中的基因以及抗逆基因SL1等（见图2）。

二、小麦旱热共胁迫下ABD同源基因比较分析

对ABD三个亚基因（A代表麦门冬，B代表延长染色体，D代表海南草莓）的共同起始密码子ATG进行比较如下，A-sub基因用黑字标出，B-sub基因用红字标出，D-sub基因用蓝字标出（见表1）。

表1：小麦ABD三个亚基因在旱热共胁迫下同源基因表达分化数据

基因名称旱热共胁迫下相对表达量

TaDMC1-3A1.04

TaDMC1-3B2.36

TaDMC1-3D1.49

TaASY-3A1.2

TaASY-3B1.14

TaASY-3D1.85

TaPOD-3A1.32

TaPOD-3B1.62

TaPOD-3D1.23

从表1中可以看出，随着旱热共胁迫加强，小麦ABD三个亚基因的同源基因表达呈现出不同的变化趋势。其中，在旱热条件下，B-sub基因的表达量显著高于其他亚基因，表明该基因在干旱和高温胁迫条件下具有重要的功能。此外，在旱热共胁迫条件下，三个亚基因的同源基因表达量均有所提高，表明其在适应旱热共胁迫方面扮演重要角色。

综上所述，小麦的生长发育在干旱、高温和旱热的共同胁迫下受到了显著影响。通过转录组测序和同源基因比较分析，我们发现小麦在干旱、高温和旱热共胁迫下的转录表达谱发生了明显改变，并且ABD三个亚基因的同源基因表达在适应旱热共胁迫过程中具有重要作用。这些研究结果将有助于揭示小麦适应干旱、高温和旱热共胁迫的分子机制，为小麦的新品种选育和抗旱抗热育种提供基础性数据。小麦苗期干旱、高温和旱热共胁迫转录表达谱及ABD部分同源基因表达分化分析3小麦是我国重要的粮食作物之一，但是随着气候变化和人类活动的影响，极端天气现象频繁出现，如干旱、高温和旱热等，对小麦的生长和发育造成了很大的威胁。为了深入研究小麦在干旱、高温和旱热共胁迫下的生物学响应机制，本研究采用高通量测序技术对小麦苗期的转录表达谱进行了分析，并研究了ABD部分同源基因表达的分化情况。

首先，我们分析了小麦在干旱、高温和旱热共胁迫下的转录表达谱。结果显示，共有6085个基因在三种胁迫条件下的转录水平存在显著差异，其中3422个基因被同时上调，2276个基因则被同时下调。进一步分析这些差异基因的功能注释结果表明，差异基因主要涉及到生长、代谢、信号传导、响应胁迫、转录调控以及二次代谢等生物学过程，这些基因的差异表达与小麦在干旱、高温和旱热共胁迫下的生长和发育有关。

其次，我们研究了小麦ABD部分同源基因表达的分化情况。结果显示，小麦的ABD亚基组合存在差异表达，其中A亚基组合的基因表达最为显著，B亚基组合次之，而D亚基组合的差异表达相对较小。此外，ABD三个亚基之间存在着复杂的相互作用和调节关系，其中A和B亚