基于转录组的桑树GRAS基因家族鉴定及MnGRAS22盐胁迫响应分析OA

【目的】鉴定桑树MnGRAS基因家族成员,解析其盐胁迫响应表达规律与功能特征,为桑树耐盐遗传改良提供理论支撑。【方法】基于桑树盐胁迫转录组数据筛选MnGRAS基因;通过生物信息学分析其理化性质、系统发育分类、基因结构特征及启动子顺式作用元件;结合转录组与RT-qPCR验证基因表达模式;构建MnGRAS22过表达/抑制表达体系,通过生理生化指标测定明确其耐盐功能。【结果】成功鉴定出40个MnGRAS基因,归为10个亚家族,所有成员均含典型GRAS结构域;启动子区富集生长发育及非生物胁迫响应相关顺式作用元件。盐胁迫条件下,92.5%的基因可检测到表达信号,仅少数基因(MnGRAS11/27/34)在各胁迫时间点均无表达。9个候选基因中,66.7%的基因在叶片中持续上调表达,在根和茎中多呈动态表达特征;其中MnGRAS22在叶片和根系中的表达量分别为对照的88倍和36倍。过表达MnGRAS22可激活氧化酶基因(SOD、POD)表达,显著提高植株超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)活性,促进脯氨酸(proline,Pro)积累,降低丙二醛(malondialdehyde,MDA)、超氧阴离子(superoxide anion radical,O_(2)^(·-))和过氧化氢(hydrogen peroxide,H_(2)O_(2))含量。【结论】桑树中鉴定出40个MnGRAS基因,MnGRAS22在盐胁迫下于叶片和根系中高表达;该基因过表达可通过增强抗氧化能力、调节渗透平衡、减轻膜损伤,显著提升植株耐盐性。