Page 159 - 《广西植物》2023年第9期

９ 期 杨娜等: ＥＭＳ 诱导红阳猕猴桃耐寒突变体的筛选及转录组分析 １ ７ ０ ７

表 ４ 与内质网中蛋白质加工相关的差异表达基因表达量 Ｈｓｐ７０ 互作蛋白(ＮＥＦ)富集了 １ 个差异表达基因ꎬ
Ｔａｂｌｅ ４ Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｇｅｎｅｓ 其表达量高于未诱导处理的 １.８６ 倍ꎬ差异达显著
(ＤＥＧｓ) ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｐｒｏｔｅｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
水平(Ｐ<０.０５)ꎮ
ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄｏｐｌａｓｍｉｃ ｒｅｔｉｃｕｌｕｍ
差异表达基因表达量 ３ 讨论
处理组 Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＤＥＧｓ
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ｇｒｏｕｐ
ｓＨＳＦ Ｈｓｐ７０ ＮＥＦ 由于温室气体排放等原因ꎬ近年地球气候变
Ａ １０.１１±４.７２ｂ ５９.４２±１４.５７ｂ １８.１２±１.６６ｂ 化加剧ꎬ植物受到高温、低温胁迫的情形更加普
Ｂ ２５９.２９±３３.３６ａ ２２５.５４±２２.７６ａ ３３.７３±０.９２ａ 遍ꎮ 低温胁迫通常会致使植物细胞酶活性的降
注: 表中数值使用平均值±标准误差表示ꎻ同一列不同小写 低、膜系统的破坏和细胞的失水等ꎬ进而导致其细
字母表示差异显著(Ｐ<０.０５)ꎮ 胞代谢紊乱ꎬ甚至是细胞死亡ꎬ对作物的产量乃至
Ｎｏｔｅ: Ｖａｌｕｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｔａｂｌｅ ａｒｅ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｘ±ｓ ｘ ꎻ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
其生存造成重大影响ꎮ 因此ꎬ选育抗寒或耐寒品
ｌｏｗｅｒｃａｓｅ ｌｅｔｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｌｕｍｎ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ
(Ｐ<０.０５). 种及进行耐寒机理研究成了当今研究的热点( 孙
慧ꎬ２０１９ꎻ胡松梅等ꎬ２０１９ꎻ周鹤莹ꎬ２０２０)ꎮ 近年来
Ｐ<０.０５ 作为显著性富集的阈值ꎬ利用 ＫＥＧＧ 数据 在选育优良品种的过程中ꎬ使用植物组织培养与
库对红阳猕猴桃两个处理组合中的差异表达基因 诱变技术相结合的离体诱变技术开始逐渐受到人
进行生物通路分析ꎬ结果见图 ６ꎮ ２１ 个差异表达 们的关注(王小华等ꎬ２０１０ꎻ陈祥韦ꎬ２０１７ꎻ胡松梅
基因在 ＫＥＧＧ 通路中得到注释ꎬ共富集到 １５ 条通 等ꎬ２０１９)ꎮ 本研究利用 ＥＭＳ 诱变剂处理红阳猕
路中ꎬ且都为上调差异表达基因ꎮ 其中呈极显著 猴桃愈伤组织ꎬ发现 ＥＭＳ 诱变剂处理可加大植物
富集(Ｐ<０.０１)的通路是内质网中的蛋白质加工ꎬ 变异范围ꎬ丰富种质资源ꎬ通过筛选也获得了耐寒
共富集 ９ 条差异表达基因ꎬ呈显著富集( Ｐ<０.０５) 突变体ꎬ这与前人的研究结果一致( 陈祥韦ꎬ２０１７ꎻ
的通路是硫代谢和激素信号转导ꎬ分别富集 ２ 个 孙慧ꎬ２０１９)ꎮ
和 ３ 个差异表达基因ꎻ其次为 ＭＡＰＫ 信号传导途 此外ꎬ本研究对红阳猕猴桃愈伤组织进行不
径—植物ꎬ共富集 ２ 个差异表达基因ꎻ只富集 １ 个 同浓度梯度的 ＥＭＳ 诱变时ꎬ观察到部分突变体的
差异表达基因的通路为色氨酸代谢、２￣氧代羧酸代 生长能力比对照组弱ꎬ主要表现在株高较矮、叶片
谢、甘油酯代谢、半胱氨酸和甲硫氨酸代谢、ＲＮＡ 发黄等方面ꎮ 这可能是由于 ＥＭＳ 是非定向诱变剂
降解、ｍＲＮＡ 监测途径、胞吞作用、ＲＮＡ 转运、剪接 所致ꎮ 突变可分为有害突变、有利突变和中性突
体、碳代谢和氨基酸的生物合成ꎮ 由于内质网中 变ꎬ本研究中观察到部分突变体的生长能力变弱ꎬ
的蛋白质加工通路呈极显著富集ꎬ推测其富集的 应是有害突变ꎮ 本研究将 ＥＭＳ 诱变的红阳猕猴桃

差异表达基因与耐寒性相关性较高ꎮ 植株与未经诱变植株进行寒胁迫处理ꎬ结果表明
２.２.５ 内质网中的蛋白质加工通路分析 在红阳 ＥＭＳ 诱变的部分红阳猕猴桃植株叶片有新芽长
猕猴桃突变体与对照组应答冷胁迫中ꎬ内质网蛋 出ꎬ而对照植株全部枯萎死亡ꎬ说明部分经 ＥＭＳ 诱
白质加工通路中差异表达基因富集最多ꎬ这 ９ 个 变的红阳猕猴桃突变植株具有一定的抗寒性ꎬ这

基因全 部 富 集 在 内 质 网 相 关 降 解 ( ｅｎｄｏｐｌａｓｍｉｃ 应是有利突变ꎮ 这也进一步证实了 ＥＭＳ 诱导的突
ｒｅｔｉｃｕｌｕｍ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎꎬ ＥＲＡＤ) 过 程 中 且 变是不定向的ꎬ有可能导致有害突变ꎬ也可以导致
均为上调表达ꎮ 通路富集差异表达基因表达量见 有利突变ꎬ要得到有用的突变ꎬ关键在于筛选ꎮ
表 ４ꎬ其中与植物温度胁迫相关的热激转录因子 当植物在遭受寒冷胁迫时ꎬ低温会促进细胞
(ｓｍａｌｌ Ｈｅａｔ Ｓｈｏｃｋ ＦａｃｔｏｒꎬｓＨＳＦ)富集了 ７ 个差异表 内活性氧的产生ꎬ同时生物大分子也会受到破坏
达基因ꎬ其表达量最高增加了 ２５.６５ 倍ꎬ显著高于 (张健等ꎬ２０２０)ꎮ 如在内质网中ꎬ蛋白质可以通过
未诱导耐寒突变体的对照组( Ｐ<０.０５)ꎻ与蛋白质 内腔伴侣发生折叠ꎬ正确折叠后ꎬ蛋白质经过包装
聚合有关的热激蛋白 ７０Ｂ( Ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ ｐｒｏｔｅｉｎ ７０ꎬ 后进入运输小泡ꎬ然后运输到高尔基体中ꎬ而在胁
Ｈｓｐ７０)富集了 １ 个差异表达基因ꎬ其表达量高于 迫下发生错误折叠后ꎬ蛋白质和分子伴侣作用使
未诱导处理的 ３.８ 倍ꎬ差异达显著水平(Ｐ<０.０５)ꎻ 之在内质网腔内保留下来( Ｍｅｕｓｓｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００５ꎻ