高浓度CO2与镉胁迫下水稻幼苗根系淀粉-蔗糖代谢响应
刘瑷华
冯紫媛
温彩霞
刘文雍
马琪
傅俐源
向兴节
王兰兰
沈阳师范大学 生命科学学院,辽宁 沈阳 110034
摘要：为揭示高浓度CO2、镉(Cd)胁迫及其复合胁迫下水稻幼苗根系中淀粉-蔗糖代谢调控机制,设置对照(AC,400 μmol/mol CO2+0 μmol/L CdCl2)、Cd处理(Cd,400 μmol/mol CO2+150 μmol/L CdCl2)、高浓度CO2 处理(EC,800 μmol/mol CO2+0 μmol/L CdCl2)、高浓度CO2+Cd处理(EC+Cd,800 μmol/mol CO2+150 μmol/L CdCl2),研究不同处理下根系淀粉、蔗糖含量及关键代谢酶活性,筛选不同对比组中的差异表达长链非编码RNA(DE-lncRNA),并探寻DE-lncRNA的潜在顺式调控靶基因,将DE-lncRNA的潜在顺式调控靶基因与淀粉-蔗糖代谢通路中关键酶编码基因取交集,进行调控模式分析.结果表明,与AC处理比较,Cd处理降低水稻根系淀粉含量,显著提高蔗糖含量,显著增强蔗糖转化酶(INV)、β-葡萄糖苷酶(β-Glu)、蔗糖合成酶(SUS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、α-淀粉酶(α-AMY)、异淀粉酶(ISA)活性,显著抑制己糖激酶(HXK)、β-淀粉酶(β-AMY)活性,促进淀粉降解和蔗糖累积;EC处理降低淀粉含量、升高蔗糖含量,但差异均不显著,显著降低INV、β-Glu活性,显著升高HXK、SUS及α-AMY活性;EC+Cd处理显著降低淀粉含量,显著提高蔗糖含量,显著提升INV、β-Glu、SUS、α-AMY及ISA活性,显著抑制HXK与β-AMY活性.与Cd处理比较,EC+Cd处理降低淀粉和蔗糖含量,但差异不显著,显著增强INV、β-Glu、β-AMY活性,显著抑制SUS、SPS、ISA活性.对不同对比组中的DE-lncRNA及其靶基因进行分析发现,与 AC 处理相比,Cd 处理 DE-lncRNA MSTRG.18576.11 表达上调并正调控靶基因 INV(Os04g0535600),提高INV活性;MSTRG.4063.2与靶基因Os01g094010表达同步下调,降低HXK活性;MSTRG.28469.1、MSTRG.18188.1均表达下调且正调控靶基因(分别为Os08g0509400、Os04g0474500),提高β-Glu活性;MSTRG.12325.1、MSTRG.26969.1均表达上调且负调控靶基因(分别为Os02g0712600、Os08g012400),提高α-AMY活性.EC处理MSTRG.18576.11与靶基因表达同步下调,降低INV活性;MSTRG.4063.2表达下调且负调控靶基因,提高HXK活性;MSTRG.18188.1、MSTRG.28469.1均与靶基因表达同步下调,降低β-Glu活性;MSTRG.12325.1表达上调且负调控靶基因,MSTRG.26969.1表达上调且正调控靶基因,以MSTRG.26969.1正调控作用为主,提高α-AMY活性.EC+Cd处理MSTRG.18576.11与靶基因表达同步上调,提高 INV 活 性;MSTRG.4063.2 与靶基因表达同步下调,降低 HXK 活性;MSTRG.28469.1、MSTRG.18188.1与靶基因表达均同步下调,提高β-Glu活性;MSTRG.12325.1表达上调并负调控靶基因,MSTRG.26969.1表达上调并正调控靶基因,以MSTRG.26969.1正调控效应为主,提高α-AMY活性.与Cd处理相比,EC+Cd处理MSTRG.18576.11表达上调并正调控靶基因,提高INV活性;MSTRG.4063.2表达下调且负调控靶基因,提高HXK活性;MSTRG.28469.1表达上调并正调控靶基因,促进 β-Glu 活 性 升 高,MSTRG.18188.1 表达无显著变化但仍可通过调控靶基因提高 β-Glu 活性;MSTRG.12325.1表达上调并负调控靶基因,MSTRG.26969.1表达上调并正调控靶基因,使α-AMY活性保持稳定.
关键词：水稻根系高浓度CO2镉胁迫淀粉-蔗糖代谢响应差异表达lncRNA
分类号：S511(禾谷类作物)
资助基金：辽宁省基本科研业务费支持项目(LJ202410166051)
论文发表日期：2026-07-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 20-30 )
英文信息