基于转录组分析玉米幼苗对盐胁迫的响应

Transcriptome-based analysis of maize seedlings in response to salt stress

摘要

为分析玉米耐盐基因及相关代谢途径，选用玉米品种‘禾育157’（HY157）和‘先玉335’（XY335），设置0（CK）、120（S₁）、240 mmol/L NaCl（S₂）3种处理的盆栽试验，测定不同浓度NaCl处理下玉米幼苗的生长指标和转录组表达情况。结果表明：与CK相比，‘HY 157’在S₁和S₂处理下分别产生3 305和4 314个差异表达基因（DEGs），分别鉴定出1 900和2 457个上调、1 405和1 857个下调DEGs；‘XY 335’在S₁和S₂处理下分别产生729和5 037个DEGs。其中，293和2 500个上调、436和2 537个下调DEGs。通过对DEGs进行GO富集分析，2个玉米品种共同的上调DEGs显著富集在过氧化氢、盐胁迫的应答及碳水化合物代谢过程等GO条目。KEGG富集分析表明，差异基因主要参与淀粉和蔗糖代谢、苯丙烷类生物合成、磷酸戊糖途径、苯并恶唑类生物合成、MAPK通路（植物）以及植物激素信号传导等代谢途径。苯丙烷类生物合成途径中，有3个基因在‘XY 335’中特异性地上调表达，‘HY 157’则有5个基因特异性地下调表达。此外，上调的转录因子主要集中在MYB、C2H2、AP2、NAC、bHLH、bZIP、WRKY等基因家族。综上，120和240 mmol/L NaCl胁迫下，‘HY 157’的DEGs以及显著上调表达的转录因子，主要参与调控渗透调节、离子平衡、抗氧化防御等多种适应性反应，从而增强玉米幼苗对盐胁迫的耐受性。

Abstract

In order to analyze the salt tolerance genes and its related metabolic pathways in maize， two maize varieties， ‘Heyu 157’ （HY157） and ‘Xianyu 335’ （XY 335）， were selected in pot experiment. The experiment was conducted to determine the growth indexes and transcriptome expression of maize seedlings under three different NaCl treatments as follows： 0 （CK）， 120 （S₁） and 240 mmol/L NaCl （S₂）. The results demonstrated that：In comparison to the control （CK）， ‘HY 157’ variety under S₁ and S₂ treatments exhibited 3 305 and 4 314 differentially expressed genes （DEGs）， with 1 900 and 2 457 being up-regulated and 1 405 and 1 857 being down-regulated， respectively； ‘XY 335’ variety under S₁ and S₂ treatments produced 729 and 5 037 differentially expressed genes （DEGs）， with 293 and 2 500 up-regulated and 436 and 2 537 down-regulated， respectively. GO enrichment analysis of the differentially expressed genes （DEGs） revealed that the two maize varieties co-enriched up-regulated genes were significantly enriched in GO entries such as response to hydrogen peroxide， salt stress and carbohydrate metabolism processes. KEGG enrichment analysis showed that the differentially expressed genes were mainly involved in metabolic pathways such as starch and sucrose metabolism， phenylpropanoid biosynthesis， pentose phosphate pathway， benzoxazole biosynthesis， MAPK signaling pathway （plant） and phytohormone signalling. The results of the genome enrichment analysis indicated that the differentially expressed genes were primarily associated with metabolic pathways， including starch and sucrose metabolism， phenylpropanoid biosynthesis， the pentose phosphate pathway， benzoxazole biosynthesis， mitogen-activated protein kinase （MAPK） pathway （plant） and phytohormone signalling. Three genes involved in the phenylpropane biosynthesis pathway exhibited a specific up-regulation and expression in ‘XY 335’， while five genes demonstrated a specific down-regulation and expression in ‘HY 157’. Furthermore， the up-regulated transcription factors were predominantly observed in gene families belonging to the MYB， C2H2， AP2， NAC， bHLH， bZIP， and WRKY categories. In conclusion， under conditions of salt stress （120 and 240 mmol/L NaCl）， the differentially expressed genes （DEGs） of ‘HY 157’ were found to be involved in the modulation of a variety of adaptive responses including osmotic regulation， ion homeostasis and antioxidant defenses， thereby enhancing the tolerance of seedlings to salt stress.

Graphical abstract

关键词

玉米 / 盐胁迫 / 高通量测序 / 转录组 / 转录因子

Key words

maize / salt stress / high-throughput sequencing / transcriptome / transcription factor

玉米（Zea mays L.）作为我国北方地区广泛种植的粮食作物，在我国粮食安全中占据了举足轻重的地位，对于确保国家粮食供应具有重要意义^［1］，此外还是粮食及工业加工的关键原料^［2］。然而，大片的土地盐渍化现象已成为玉米生长发育的严重桎梏，从而导致了玉米产量的急剧减少^［3］。其中，宁夏回族自治区现有不同程度盐渍化耕地16.58万hm²，占宁夏总耕地面积的11.95%^［4］。因此，针对大面积的盐渍化问题，培育耐盐品种是提高盐碱地玉米产量的重要途径。

过高的盐分会抑制玉米根系生长，打破根内离子平衡，破坏细胞膜的结构完整性，进而影响根系对养分的吸收^［5］。其次，盐胁迫会对玉米叶片光合特性造成损伤，降低光合作用效率，甚至可能引发叶片凋萎^［6］。此外，过量钠离子积累将产生离子毒害，诱导活性氧产生，阻碍玉米代谢活动，进而抑制玉米的生长发育^［7］。2005年之后，转录组测序技术迅猛进步，现已跃升为分析耐盐基因差异表达模式及揭示其调控机制的关键工具^［8］。邓肖等^［9］根据转录组数据筛选了盐胁迫下12个与光合特性相关的差异表达基因（DEGs），分别存在于甘油脂质代谢、MAPK信号通路、植物信号转导、黄酮类生物合成等代谢途径。韩金龙等^［10］研究指出，在玉米遭受盐胁迫时，随着NaCl浓度的逐渐上升，叶片和根部的Na⁺与K⁺含量均呈现增长趋势，并且根中这2种离子的含量相较于叶片的Na⁺、K⁺含量均显著增加。Hao等^［11］研究表明，ZmERF基因启动子区域含有与植物生长发育调控、应答非生物逆境胁迫相关的元件，可能在植物发育过程中扮演重要角色，并参与对盐胁迫的应答。方鹏等^［12］用180 mmol/L NaCl对3叶期的玉米盐敏感自交系‘P 138’和耐盐自交系‘8723’进行盐胁迫处理，耐盐自交系中存在更多的上调表达差异基因。在植物耐盐性研究中，拟南芥中的AtNIG1成为首个被识别的bHLH转录因子家族成员，其过表达状态显著提升了植株的耐盐性能^［13］。在玉米的耐盐机制中，转录因子ZmWRKY114扮演了负调控因子的角色，它通过脱落酸（ABA）介导的途径，参与了玉米对盐胁迫的响应过程^［14］。在水稻的耐盐研究中，转录因子OsDOF15通过调控乙烯的生物合成途径，从而抑制OsACS1的表达，这种负调控作用使得在盐胁迫条件下，乙烯的生成量减少，从而减轻乙烯对初生根伸长的抑制作用^［15-16］。在深入探讨棉花转录因子基因GhABF3的生物学功能时，发现这一特定基因通过依赖ABA的方式对非生物逆境胁迫作出反应，其过表达能够显著降低细胞的氧化应激水平，从而显著增强了陆地棉对盐胁迫的耐受性^［17］。在大豆耐盐性的研究中，观察到转录因子基因GmNAC06通过精细调控毛状根中的Na⁺/K⁺离子比例，有效维持了细胞内外的离子平衡，进而显著增强了大豆的耐盐性^［18］。然而，对于玉米幼苗期在盐胁迫下的转录组分析研究相对较少。本研究以耐盐玉米品种‘禾育157’（HY 157）和盐敏感品种‘先玉335’（XY 335）为材料，设置不同NaCl处理的盆栽试验，测定不同NaCl处理下玉米幼苗生长指标和转录组的表达情况，通过GO富集分析和KEGG通路解析，旨在探究不同玉米品种响应盐胁迫的关键代谢通路和转录因子，以期为选育耐盐新品种提供参考。

1　材料与方法

1.1　试验材料及处理

采用盆栽试验的方法，试验于宁夏大学作物栽培实验室进行。供试品种为耐盐玉米品种‘禾育157’（HY 157）和盐敏感品种‘先玉335’（XY 335）。设置0（CK）、120（S₁）、240 mmol/L NaCl（S₂），3个浓度处理，每个处理3个重复。挑选胚完整、籽粒饱满一致的种子各50粒，用75% 乙醇浸泡30 s，用0.1% HgCl溶液浸泡10 min，用蒸馏水冲洗干净转至铺有滤纸的培养皿中并摆放均匀，25 ℃培养箱中催芽，然后挑选长势较好的9株转入装有蛭石和珍珠岩（蛭石∶珍珠岩=1∶1）的盆栽中，并用蒸馏水将其完全浸湿，在20~25 ℃（16 h光/8 h暗）条件下，光合光子通量密度设为350 µmol/（m²·s），相对湿度为60%。待幼苗长至3叶1心时，用Hoagland营养液^［19］对各处理进行定量浇灌（溶液浇灌量为基质体积的2倍，将积累在基质中的盐分冲洗干净，保持各处理液浓度的恒定），每隔2 d浇灌，待幼苗长至6叶时，处理组用含120、240 mmol/L NaCl的营养液进行浇灌，对照组以0 mmol/L NaCl的营养液进行浇灌，浇培养液前用3.0 L蒸馏水浸润花盆中培养基质。处理24 h后采集植株样品，立即投入液氮中冷冻，并放于-80 ℃冰箱中储存备用。

1.2　生长指标的测定

于六叶期时选取长势均匀的玉米幼苗，米尺直接测量其株高。再将其置于烘箱105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至恒重，测定幼苗的根和叶的干重。同时测定根冠比，根冠比=（地下部干物质重/地上部干物质重）×100%，重复3次。

1.3　RNA-Seq测序及转录组分析

在武汉赛维尔生物科技有限公司完成了测试样品的RNA提取和cDNA文库的构建工作。所有cDNA文库均在Illumina HiSeq™ 2000平台上进行测序。测序结果将原始图像数据转化为原始序列数据（raw reads）。首先，使用FastQC软件对原始RNA-seq数据进行质控，以评估测序数据的质量，接着使用MultiQC^［20］软件汇总多个样本的FastQC报告，便于快速查看和比较数据质量。运用Trim Galore剔除了包含低质量片段和接头序列的reads，从而获取高质量的Clean reads。随后，利用Hisat 2软件^［21］，将这些Clean Reads批量映射至‘B 73’参考基因组。采用FeatureCounts软件^［22］统计了回帖至参考基因上的CDS序列数量，获取原始counts值。最终，结合这些counts及CDS序列长度，引入FPKM（Fragments Per Kilobase of exon model per Million mapped fragments）作为关键指标。使用R包DESeq2^［23］对原始counts进行标准化处理，在数据分析阶段进行差异基因分析，并统计差异表达基因中上调和下调的数目。

1.4　差异表达基因（DEGs）筛选

对处理组和对照组的基因表达进行差异分析，识别并筛选出差异表达的基因。为方便统计DEGs的数量，需要将基因的表达量均一化为FPKM，然后计算P和校正后的P^［24-25］。在此研究中，将log|Fold Change|≥1、FDR≤0.05作为筛选标准，采用超几何检验方法，在玉米全基因组背景下分析这些DEGs在GO和KEGG数据库中的功能富集情况。采用Bioinformatics在线工具（http：//www. bioinformatics. com. cn/）绘制部分差异基因表达量热图。

1.5　qRT-PCR验证

随机筛选10个DEGs进行荧光定量PCR检测（表1）。使用武汉赛维尔生物科技有限公司提供的RNA提取试剂盒，提取S₁和S₂的NaCl胁迫处理组玉米六叶期根的总RNA。使用武汉赛维尔生物科技有限公司逆转录试剂盒进行cDNA合成。以GAPDH基因作为内参基因，Primer 5.0设计引物，使用2^–∆∆Ct法^［26］计算差异基因的表达量。

1.6　转录因子（TF）分析

将筛选出的差异表达基因与植物转录因子数据库（如https： //planttfdb. gao-lab. org/index. php？sp=Zma）进行比对，获得差异表达的转录因子，并依据其功能或特性进行归类^［27］。

1.7　数据分析

利用Excel 2021对玉米生长指标的数据进行整理。用SAS 9.4软件进行统计分析，其中设定P<0.05作为显著性差异的阈值，而P<0.01则被视为极显著性差异的临界值。使用Origin 2022软件制作图表。

2　结果与分析

2.1　盐胁迫对玉米幼苗各项生长指标的影响

由表2可知，与0 mmol/L NaCl （CK）相比，120（S₁）和240 mmol/L NaCl（S₂）可显著降低玉米幼苗株高、地下部和地上部干物质重。S₁和S₂下，‘HY 157’和‘XY 335’的株高分别降低14.2%~36.8%和21.4%~34.3%（P<0.05），地下部干物质重分别降低18.6%~39.0%和21.4%~42.9%（P<0.05），地上部干物质重分别降低18.8%~31.3%和27.6%~32.8%（P<0.05）。NaCl胁迫对两品种的根冠比均无显著影响。二因素方差分析表明，品种和处理对玉米株高和地下、地上部干物质重影响达极显著水平（P<0.01），并且二因素交互对株高影响表现出极显著水平（P<0.01），而对地下和地上部的干物质重、根冠比均无显著差异（P>0.05）（表2）。

2.2　盐胁迫下玉米幼苗转录组测序数据质量评估

由表3可知，18个样本的原始序列数据总数在36.82~52.86 Mb，原始序列碱基总数在5.56~7.98 Gb；过滤后样品的高质量序列在36.34~52.14 Mb，高质量序列碱基数在5.48~7.86 Gb，高质量序列reads占测序reads的比例≥98.27%，高质量序列碱基占测序碱基的比例也≥98%，同时识别准确率在99%以上的碱基百分比（Q20）≥98%，准确率在99.9%以上的占百分比（Q30）≥94%。参考基因组的比对率（total_mapped）范围在91.09%~93.52%，表明大部分测序数据能够成功映射到参考基因组上。多个定位测序序列（multiple_mapped）的比率在3.13%~4.79%，而单一序列比对（uniquely_mapped）的比率则≥96%（表3）。说明测得数据准确度高，数据质量好，适合完成后续分析。

2.3　差异表达基因（DEGs）的筛选

由表4可知，与CK相比，盐敏感品种‘XY 335’的S₁和S₂分别存在729和5 037个DEGs，上调表达基因数量略低于下调表达基因数量；而耐盐品种‘HY 157’在S₁和S₂分别产生3 305和4 314个DEGs，且差异表达基因的上调数量高于下调数量。在NaCl胁迫（S₂）条件下，‘XY 335’的DEGs数量显著高于‘HY 157’，且这些差异基因大部分表现为下调表达。两品种S₂的DEGs数量均高于S₁。

2.4　GO功能富集分析

由表5可知，在HY157_CK vs HY157_S₁处理组中有3 305个DEGs参与了4 384个GO功能分类项，主要富集在细胞组分（cell components，CC）大类中的叶绿体（chloroplast，209个）和细胞外围（cell periphery，289个）和分子功能（molecular function，MF）大类中的催化活性（catalytic activity，1 439 个），以及生物过程（biological process，BP）大类中的氧化还原过程（oxidation-reduction process，265个）和碳水化合物代谢过程（carbohydrate metabolic process，205个）；在HY157_CK vs HY157_S₂处理组中有4 314个DEGs参与了4 990个GO功能分类项，主要富集在CC大类中的叶绿体（388个）和质体（plastid，408个）和MF类中的催化活性（catalytic activity，1 988个），以及BP中的类囊体（photosynthesis，94个）（表6）。这些是GO富集丰度前30的条目，说明不同处理条件下差异基因富集的条目相同，但是DEG数目不同。

对‘XY 335’不同处理组间差异基因进行GO富集分析发现，在XY335_CK vs XY335_S₁处理组中有729个DEGs参与了2 109个GO功能分类项，主要富集在CC大类中的质膜（plasma membrane，69个）和MF类中的蛋白质自聚合（protein self-association，10个），以及BP大类中的对过氧化氢的响应（response to hydrogen peroxide，11个）和蛋白质复合物寡聚化（protein complex oligomerization，11个）（表7）。在XY335_CK vs XY335_S₂处理组有5 037个DEGs参与了5 129个GO功能分类项，主要富集在CC大类中的细胞质核糖体（cytosolic ribosome，132个），细胞质大核糖体亚基（cytosolic large ribosomal subunit，83个）和MF类中的核糖体的结构成分（structural constituent of ribosome，204个）和结构分子活性（structural molecule activity，222个），以及BP中的核糖体大亚基生物合成（ribosomal large subunit biogenesis，44个）（表8）。2个处理组中，富集程度最高的3个分类项均为细胞结构、催化活性和代谢过程，差异基因分别为细胞结构（1 541和1 849个）、催化活性（1 988和2 012个）和代谢过程（1 961和1 407个）。经过对玉米在盐胁迫下的基因表达进行GO富集分析，在CC、BP和MF的分类中，观察到显著的富集条目和水平。玉米对于盐胁迫的主要响应集中在蛋白质的生物合成及其催化机制、氧化还原反应的调控，以及碳水化合物代谢等多个方面。这些响应机制共同构成了一个错综复杂的调控网络。特别值得注意的是，在生物过程中氧化还原反应相关的DEGs数量显著上升，是玉米遭受盐胁迫时重要的响应机制。

2.5　KEGG Pathway显著性代谢通路分析

经过对‘HY 157’在盐胁迫下的差异表达基因进行KEGG分析，共计识别了120条相关的代谢通路（图1和图2）。其中，HY157_CK vs HY157_S₁处理组涵盖了119条通路，而HY157_CK vs HY157_S₂处理组则涉及了全部的120条通路。为了更直观地展示这些通路的富集程度，特别选取了富集程度最高的前20条通路进行了散点图的绘制。设定FDR≤0.05，HY157_CK vs HY157_S₁处理组显著富集的代谢通路数量缩减至8条，主要有：光合作用生物体中的碳固定（ko00710）、糖酵解/糖异生（ko00010）、淀粉和蔗糖代谢（ko00500）、苯丙烷类生物合成（ko00940）、倍半萜类和三萜类生物合成（ko00909）、磷酸戊糖途径（ko00030）、乙醛酸和二元羧酸代谢（ko00630）以及亚油酸代谢（ko00591），均属于代谢途径大类（图1（a））；HY157_CK vs HY157_S₂处理组则分析到11条，主要有淀粉和蔗糖代谢、光合作用（ko00195）、糖酵解/糖异生、光合作用生物体中的碳固定、光合作用-天线蛋白（ko00196）、磷酸戊糖途径、乙醛酸和二元羧酸代谢、丙酮酸代谢（ko00620）、苯并恶唑类生物合成（ko00402）、核糖体（ko03010）、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢（ko00250）属于生物合成和代谢大类（图3（b））。在盐胁迫条件下，‘XY 335’的差异基因

富集到了120条代谢通路。XY335_CK与XY335_S₁之间的比较揭示了70条受影响的通路，而XY335_CK与XY335_S₂之间的比较则涵盖了全部的120条通路。为了深入理解这些通路的富集程度，选择了富集效果最为显著的20条通路，并绘制了相应的散点图。分析结果显示，在FDR阈值下，XY335_CK与XY335_S₁间的比较仅显著富集了8条代谢通路，主要有：内质网中的蛋白质加工（ko04141）、精氨酸和脯氨酸代谢（ko00330）、类胡萝卜素生物合成（ko00906）、ABC转运蛋白（ko02010）、苯并恶唑类生物合成（ko00402）、单萜类生物合成（ko00902）、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、亚油酸代谢，涉及到了细胞内蛋白质加工、氨基酸代谢、生物合成以及转运蛋白等（图2（a））；XY335_CKvsXY335_S₂处理组则分析到10条，主要有核糖体、淀粉和蔗糖代谢、错配修复（ko03430）、糖酵解/糖异生、果糖和甘露糖代谢（ko00051）、磷酸戊糖途径、亚油酸代谢丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、苯并恶唑类生物合成、肌醇磷酸代谢（ko00562），涉及到蛋白质合成、能量代谢、糖类代谢、脂肪酸代谢以及信号转导（图2（b））。

2.6　盐胁迫对苯丙烷类生物合成途径的影响

由图3可知，苯丙烷类生物合成途径中共有8个DEGs，在XY335_CK vs XY335_S1处理中，Zm00001eb318150、Zm00001eb330540基因在不耐盐品种中特异上调；HY157_CK vs HY157_S2处理中， Zm00001eb368900、Zm00001eb124150、Zm00001eb225230、Zm00001eb411680、Zm00001eb264870在耐盐品种中特异上调。而在HY157_CK vs HY157_S1和XY335_CK vs XY335_S2处理中， Zm00001eb264870、Zm00001eb318150、Zm00001eb330540特异性下调。综上，苯丙烷类生物合成途径的Zm00001eb264870、Zm00001eb318150和Zm00001eb330540差异表达基因可能通过生理代谢过程响应盐胁迫。

2.7　转录因子分析

由表9可知，在玉米苗期盐胁迫条件下的转录组测序数据中初步确定的56个家族3 314个转录因子中，HY157_CK_vs_HY157_S₁中共识别出238个转录因子，其中142个呈现上调表达，96个呈现下调表达。这些转录因子主要归属于AP2、C2H2、C3H、GATA、GRAS、HD-ZIP、HSF、LBD、MYB、NAC、TCP、VOZ、WRKY等多个家族。在HY157_CK_vs_HY157_S₂中，转录因子数量增加至274个，其中146个上调，128个下调，这些转录因子主要分布于AP2、B3、bHLH、bZIP、C2H2、C3H、Dof、ERF、GATA、GRAS、HD-ZIP、HSF、MYB、NAC、TCP、VOZ、WRKY等家族。

XY335_CK_vs_XY335_S₁组发现了60个转录因子，其中27个上调，33个下调，这些转录因子主要属于ARF、B3、bHLH、bZIP、C3H、ERF、GRAS、GRF、MYB、NAC、SBP、TCP、WRKY等家族。而在XY335_CK_vs_XY335_S₂组中，差异转录因子数量显著增多，达到325个，其中143个上调，182个下调，这些差异转录因子主要集中在MYB、C2H2、AP2、NAC、bHLH、bZIP、WRKY等家族。

2.8　荧光定量PCR验证

筛选8个玉米幼苗在不同盐胁迫下与苯丙烷类生物合成途径相关的DEG，进行qRT-PCR验证（图4）。结果表明，这些基因的相对表达量变化趋势与转录组测序结果基本一致，说明转录组数据结果可靠。

3　讨 论

植物应答盐胁迫时，通过调节离子平衡、增强抗氧化能力、调整基因表达和表观遗传调控等多方面的复杂过程维持正常生理功能^［28］。盐胁迫对玉米的新陈代谢造成负面影响，进而抑制其正常的生长发育^［29］。刘宸铭等^［30］的研究已证实，盐胁迫处理下玉米的株高、根长和干重均出现显著减少。本研究结果也发现，随着NaCl浓度的升高，玉米苗期植株的株高、根长以及干重等关键生长指标均呈现显著降低（P<0.05），但‘HY 157’的株高、根长等指标的下降程度显著低于‘XY 335’，表明‘XY 335’的各项生理指标受盐胁迫影响较大。

在盐胁迫条件下，植物通过其独特的感知和传导机制，对盐胁迫信号作出响应，并据此调节相关基因的表达以应对这种胁迫^［31］。本研究对2种不同耐盐性的玉米苗期叶片进行了生理指标测定。结果表明，盐处理显著抑制了玉米的生长发育。通过DESeq进行差异基因分析发现，盐胁迫处理下‘XY 335’上调表达的基因数量显著少于下调表达的基因数量，‘HY 157’下调表达的基因数量略占多数，且‘XY 335’的DEGs数量显著大于‘HY 157’，表明两品种应对盐胁迫时基因表达模式不同。张小红等^［32］同样发现，在盐胁迫下，不耐盐品种的差异基因多于耐盐品种，且多为下调表达的差异基因。朱永兴等^［33］用200 mmol/L NaCl溶液处理14 d后发现，‘S 420’‘S 388’玉米种质材料的耐盐性均较好，其中‘S 388’差异基因参与了离子转运途径、逆境信号传导以及离子跨膜运输等关键代谢途径的调控。本研究以玉米品种‘HY 157’和‘XY 335’为材料，利用转录组测序技术探究盐胁迫处理下不同品种玉米的调控机制，对DEG进行GO富集和KEGG通路分析发现，在HY157_CK vs HY157_S1和HY157_CK vs HY157_S2处理组中，细胞结构、催化活性和代谢过程这3个分类项在基因表达上呈现出了最高的富集程度，同时也参与了淀粉和蔗糖代谢、苯丙烷类生物合成、磷酸戊糖途径、植物激素信号转导以及离子跨膜运输等代谢途径，与董菁等^［34］研究结果一致。

苯丙烷类物质在植物界广泛存在，且其作为众多植物次生代谢产物的源头，主要来源于苯丙烷类生物合成途径^［35］。穆红梅等^［36］研究揭示，苯丙烷类物质与植物的生长发育以及对逆境胁迫的响应紧密相连，在深入探索苯丙烷类生物合成途径时，注意到肉桂脱氢酶和过氧化物酶在此途径中扮演了关键角色，它们是植物木质素合成不可或缺的酶类。此外，β-葡萄糖苷酶作为纤维素酶系统的重要组分，玉米胚芽在应对盐胁迫时，可能与纤维素的分解和木质素的合成过程存在密切联系^［37］。Li等^［38］揭示糖基化在植物细胞壁木质素合成调控中的潜在重要性。在这一过程中，糖基转移酶扮演着核心角色，它通过催化糖基化反应，调控木质素前体的水溶性，从而影响木质素在细胞内的分布，这些变化可能进而影响木质素的合成过程^［39］。本研究结果表明，苯丙烷类生物合成途径中某些基因的显著富集可能是导致这一差异的关键因素，这些富集基因的特异性表达模式可能对2个玉米品种的耐盐能力产生影响。糖代谢途径为植物在盐胁迫条件下的有机渗透调节和主动吸收等生理过程提供了能量支持^［40］。此外，ABC转运蛋白负责转运离子、氨基酸以及小分子代谢中间产物等重要渗透调节物质，对植物适应盐胁迫环境具有重要意义^［41］。本研究结果表明，‘HY 157’在应对盐碱胁迫时，调节糖代谢、蛋白质合成与功能以及渗透调节机制等，而‘XY 335’响应机制则更侧重于蛋白质以及苯丙烷类化合物的合成过程。这些机制共同构成了2个玉米品种适应盐胁迫环境的生物学基础。已有研究中提到，转录因子MYB^［42］、AP2/ERF^［43］、C3H^［44］、WRKY^［45］、NAC^［46］和C2H2^［47］能够通过对下游基因的调控作用响应盐胁迫，在植物抵御盐胁迫过程中发挥着不可替代的作用。本研究结果表明，‘HY 157’在盐胁迫处理下上调的转录因子主要集中于MYB、C2H2、AP2、NAC、bHLH、bZIP以及WRKY等多个家族，参与了蛋白质合成以及跨膜转运代谢等途径。今后可进一步挖掘MYB转录因子的耐盐调控机理。

4　结 论

在120（S₁）、240 mmol/L NaCl（S₂）胁迫处理下，玉米品种‘HY 157’表现出比‘XY 335’更强的抗逆性，并且其差异表达基因在植物激素信号转导、淀粉与蔗糖代谢以及苯丙烷生物合成等通路上富集。上调转录因子主要分布在MYB、C2H2、AP2、NAC、bHLH、bZIP和WRKY等家族。综上，在120和240 mmol/L NaCl的胁迫条件下，‘HY 157’的DEGs以及显著上调表达的转录因子，主要通过调控渗透调节、离子平衡、抗氧化防御等多种适应性反应，从而使玉米幼苗的耐盐性显著提升。

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基金资助

国家重点研发计划(2021YFD1900603)