克日,华东师范大学植物群落生态学团队与相助单元在国际期刊Frontiers in Plant Science(JCR Q1,?IF 5.6)上揭晓题为“Ecophysiological responses of?Phragmites australis?populations to a tidal flat gradient in the Yangtze River Estuary, China”的研究效果。gai研究主要关注芦苇对于差异潮位情形的顺应性,发现了芦苇耐盐机制。芦苇是崇明东滩湿地的常见物种,可生长于种种潮滩情形,甚至是高盐环綾hangI硬旆⑾郑诓钜煅渭疃鹊奶驳刂校秩荷逑痔匾臁K婕赐ü狭柯诘汀⒅小⑷瘸碧驳墓π宰醇捌涠酝寥览砘宰拥南煊Γ教致哪脱握铰约捌浠怼PЧⅲ喽杂诰ジ吆透芍兀纫睹婊透晌镏屎康纫镀卣鞫酝寥姥畏值奈裙绦愿俊4送猓孀叛涡财鹊募泳纾吞驳氐囊镀趸锲缁浮⒐趸饷负凸趸锩柑寤钚跃噬仙魇啤;壹定发生物GenoLab M高通量测序平台对芦苇耐盐性的分子机制举行转录组测序,WGCNA团结差异表达基因(DEGs)筛选出与高耐盐亲近相关的3个模块,判断出105个高耐盐关jian焦点基因。对于低潮滩地少数退化种群,通过WGCNA和DEGs组合判断出25个焦点基因。在退化组中视察到铁殒命标志物gonyautoxin-4活性降低,Fe3+含量升高,批注铁殒命可能加入了种群退化。此外,关联剖析批注耐盐性与铁殒命之间可能存在调控网络。gai研究为芦苇种群耐盐机制的研究提供了新的思绪。
滨海湿地是陆地与水生生态系统的过渡地带,为种种物种提供栖息地,却因人类运动与天气转变逐渐退化。只管填海能提供土地资源,但会改变土壤性子,导致本土物种多样性损失,更容易受到外纁i镏秩肭郑蚱粕低车钠胶狻J氐幕指葱枰≡竦钡匚镏郑诠菇ê臀裙躺低撤矫娴淖饔孟灾<谄溆乓斓目鼓嫘院臀质厣低辰峁沟墓豭ian作用,芦苇是生态修复质料的不二选择。由于其高度的种内多样性和优异表型可塑性,芦苇对非生物情形胁迫具有显著的顺应能力。因此,它可以为植物对逆境的反映提供有价值的看法。
01?RNA-seq剖析发现芦苇盐胁迫相关基因
由于差异潮位的芦苇群体在耐盐性方面存在显著差异,研究人yuan使用转录组测序手艺剖析芦苇的耐盐机制。首先,过滤掉FPKM值小于20的低表达基因后,共获得57,163个基因,基于0~10厘米和10~20厘米土层的土壤盐浓度,使用WGCNA对这些基因模块举行了相关性剖析,最终筛选出三个相关模块(棕色、深色和深橙色)。在这三个模块中,共有1070个基因被识别为与耐盐性相关的hub基因。进一步的GO和通路富集剖析批注,这些基因显著富集于与内质网和盐胁迫反映相关的通路中,批注它们在调治芦苇的耐盐机制中施展着主要作用。
图1?盐胁迫相关焦点基因集筛选
02?生长退化焦点基因集筛选
当斑块植被退化时,生物量、笼罩度、结构和物种多样性等植被指标会发生显著转变,这些转变与特定的焦点基因有关。因此,gai研究首先判断出三个基因模块(白色、深绿松色和淡绿松色)与生长退化显著相关。然后,将E组作为对照,与其他7个组举行较量,判断出7个差异表达基因集。这些基因集的交集包罗117个上调基因和83个下调基因(图2A)。与WGCNA剖析效果取交集共判断出25个共有基因(图2B),所有这些基因在E组中高表达(图2C)。通过构建相关网络,探讨了这些基因对植物生长和退化的影响,发现它们与铁殒命等GO term之间有显著关联(图2D)。
图2?zeng长退化焦点基因集筛选
03?探讨盐胁迫与面积zeng长退化之间的关系
E组是一种特殊的芦苇种群,耐盐,生长在低潮滩,履历铁殒命,并陷入退化状态。这引起了研究人yuan对耐盐性和铁殒命之间关系的兴趣。105个耐盐相关基因和25个生长退化相关基因构建了一个相关网络(图3A)。基因MSTRG.45636和MSTRG.77624是重大关联网络中的中心环节。为了进一步相识铁殒命和耐盐之间的交织联系,研究者选择了与铁殒命和耐盐性相关的基因来构建网络。效果显示,基因MSTRG32506和MSTRG37791是网络中的关jian节点,MSTRG.11651可能是潜在的焦点基因(图3B)。此外,这些基因都在E组中高表达(图3C)。共表达剖析效果批注芦苇的耐盐性与铁殒命有一定的关系。
图3?耐盐基因与zeng长退化相关基因网络剖析
文章研究了差异潮位下芦苇的盐胁迫和表型的差异,为进一步研究植物细胞应对盐胁迫的分子机制提供了偏向,铁殒命与盐胁迫的关系值得深入研究。
Jia, Jing, et al. "Ecophysiological responses of?Phragmites australis?populations to a tidal flat gradient in the Yangtze River Estuary, China."?Frontiers in Plant Science?15 (2024): 1326345.