桑树调控根系木栓化的MYB转录因子筛选与鉴定

[目的]基于RNA-Seq技术与加权基因共表达网络分析(WGCNA)分析筛选并鉴定桑树调控根系木栓化的关键MYB转录因子，揭示桑树根系木栓质生物合成和积累的分子调控机制，为选育和改良桑树品种，获取高抗逆性桑树品种提供理论基础。[方法]采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)测定中椹 1号和吴堡桑两种桑树干旱胁迫下根系各种木栓质单体的含量，其中脂肪族单体有未取代脂肪酸、ω-羟基脂肪酸、α-ω 二羧酸和脂肪醇，芳香族单体主要是阿魏酸和香豆酸;利用转录组测序获得干旱胁迫下根系差异表达基因(DEGs)，并与木栓质含量进行WGCNA分析，筛选出与木栓质含量高度相关的MYB转录因子;对木栓质含量的影响对筛选出的MYB转录因子进行组织表达谱和亚细胞定位，明确其组织偏好性及在细胞中发挥作用的位置;通过在桑树本体中进行病毒诱导基因沉默实验(VIGS)，对目的 MYB 基因进行敲低，确定其表达水平与桑树木栓质含量的关系;在烟草、拟南芥中进行筛得的MYB转录因子的瞬时过表达和稳定遗传转化，进一步确定筛得的MYB的功能。[结果]干旱胁迫下中椹 1 号根系木栓质中的脂肪族和芳香族总量皆显著下降，而吴堡桑皆显著提高;在水分充足的情况下，吴堡桑根系的木栓质总量显著高于中椹1号;两种桑树根系中占比最高的木栓质单体种类依次是未取代脂肪酸、ω-羟基脂肪酸、α，ω-二羧酸、脂肪醇、阿魏酸、香豆酸;对RNA-Seq获得的DEGs进行WGCNA分析筛选到 3216 个与根系木栓质含量正相关的DEGs，其中有 21 个MYB转录因子，相对表达量最高的是MaMYB93;组织表达谱显示MaMYB93 在根系特异性表达，且亚细胞定位显示定位于细胞核;VIGS敲低MaMYB93 导致桑树木栓质木栓质单体合成关键基因MaCYP86A1、MaFAR3 的相对表达量显著下降;烟草瞬时过表达MaMYB9 3使烟草NbCYP86B1、NbFAR3 相对表达量显著提高;35S∷MaMYB93 转基因拟南芥植株大小明显小于野生型 Col-0，且其根系的木栓质合成关键基因 AtCYP86A1、AtCYP86B1、ATGPAT5 表达量显著高于 Col-0。[结论]MaMYB93是桑树根系正向调控木栓化的转录因子，可作为改良林木抗逆性的候选靶基因。