甘蓝型油菜‘甘杂 1 号’抗旱性评价及转录组分析

Evaluation of drought resistance and transcriptome analysis of Brassica napus 'Ganza 1'

摘要

【目的】探究甘蓝型油菜‘甘杂1号’的抗旱机制，挖掘其抗旱相关基因。【方法】采用干旱胁迫处理，结合表型观察及叶绿素含量、相对电导率、气孔开度的测定，并辅以转录组分析与实时荧光定量PCR（qRT-PCR）验证，系统评估‘甘杂1号’的抗旱能力，鉴定并验证其抗旱相关基因。【结果】与对照组（正常浇水）相比，干旱胁迫下植株株高显著降低、叶面积减小、叶绿素含量下降、相对电导率升高、气孔开度明显缩小（处理组：内气孔长（5.65±0.18）μm，内气孔宽（0.88±0.07）μm；对照组：内气孔长（4.66±0.14）μm，内气孔宽（1.28±0.01）μm）。转录组（RNA-seq）分析共筛选出2 004个差异表达基因（DEGs）。GO与KEGG功能注释表明，干旱胁迫显著影响植物的光合作用、戊糖和葡萄糖醛酸代谢、植物激素信号转导以及黄酮类生物合成通路。qRT-PCR验证显示，8个抗旱相关基因（CNL46、WRKY8、NUDT21、CDC48、CIPK1、YABBY2、MYB28和ERF107）的表达趋势与转录组结果基本一致。【结论】本研究初步鉴定了‘甘杂1号’中与抗旱相关的功能基因，为油菜抗旱基因挖掘及抗旱性研究提供了参考。

Abstract

[Objective] This study aimed to explore the drought resistance mechanism of the rapeseed variety ‘Ganza 1’ and to mine drought-resistant genes. [Method] Drought stress treatment was employed; systematic evaluation of the drought tolerance of ‘Ganza 1’ was conducted through phenotypic observations, measurements of chlorophyll content, relative electrical conductivity, and stomatal aperture, combined with transcriptome analysis and quantitative real-time PCR (qRT-PCR), to identify and validate drought-resistant genes. [Result] Compared with the control group (normal watering), plants under drought stress exhibited significantly reduced plant height, decreased leaf area, lower chlorophyll content, increased relative electrical conductivity, and markedly smaller stomatal apertures (treatment group: inner stomatal length: (5.65 ± 0.18) μm, inner stomatal width: (0.88 ± 0.07) μm; control group: inner stomatal length: (4.66 ± 0.14) μm, inner stomatal width: (1.28 ± 0.01) μm). Further transcriptome (RNA-seq) analysis and screening for differentially expressed genes (DEGs) yielded a total of 2 004 DEGs. GO and KEGG functional annotations revealed that drought stress significantly affected pathways related to photosynthesis, pentose and glucuronate metabolism, plant hormone signal transduction, and flavonoid biosynthesis. qRT-PCR validation showed that the expression levels of eight drought-related genes (CNL46, WRKY8, NUDT21, CDC48, CIPK1, YABBY2, MYB28, and ERF107) were consistent with the transcriptome results. [Conclusion] This study preliminarily identified functional genes associated with drought resistance in ‘Ganza 1’, providing a reference for the mining of drought-resistant genes and advancing research on drought tolerance in rapeseed.

关键词

‘甘杂 1 号’ / 干旱胁迫 / 抗旱性评价 / 转录组测序 / 实时荧光定量 PCR

Key words

‘Ganza 1’ / drought stress / drought resistance evaluation / transcriptome sequencing / qRT-PCR

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基金资助

河西学院博士科研启动基金项目(KYQD2024015)

河西学院第十五批大学生科技创新项目(2025-Z28)