通过RNA-Seq技术挖掘与油菜（Brassica campestris）内质网应激相关的基因和信号通路

《Plant Cell Reports》：Mining of genes and pathways associated with endoplasmic reticulum stress in Brassica campestris via RNA-Seq

ER应激响应机制在芥菜中通过高通量转录组测序解析，发现11728个差异表达基因（DEGs），涉及氧化应激、蛋白质折叠及ROS信号通路。鉴定351个转录因子（bZIP、NAC、MYB等家族为主），WGCNA揭示三色共表达模块（含60个关键基因，4个特异基因及56个DEG重叠核心基因），功能涵盖蛋白质量控制、泛素降解、氧化还原调节等，为作物抗逆性提升提供理论依据。

　　

摘要

主要结论

本研究利用高通量转录组分析，在基因水平上阐明了Brassica campestris的内质网（ER）应激响应机制。

摘要

Brassica campestris的产量受到不利环境条件的严重限制，这些条件会引发内质网应激并破坏细胞稳态。然而，B. campestris内质网应激响应的分子机制仍不甚明了。在本研究中，分别使用放线菌素T（TM）和牛磺熊去氧胆酸（TUDCA；TU）来诱导和缓解内质网应激，随后通过高通量RNA测序进行转录组分析。在多次成对比较中，共鉴定出11,728个差异表达基因（DEGs）。这些差异表达基因在与氧化应激响应、内质网中的蛋白质处理、未折叠蛋白质结合和蛋白质折叠相关的GO术语中显著富集，同时也涉及ROS信号传导、钙信号传导和黄酮类生物合成等激活的信号通路。层次聚类分析将这些差异表达基因分为五个簇：C1簇在TM和TU处理下表达上调，C2簇在内质网应激期间表达下调，C3簇在TM处理下表达上调。在差异表达基因中，鉴定出351个转录因子（TFs），其中最常见的家族包括（57个）、NAC（83个）、MYB（113个）、HSF（26个）和WRKY（72个）。加权基因共表达网络分析（WGCNA）进一步确定了三个共表达模块（绿色、棕色和 turquoise色），包含60个关键基因，其中包括4个独特基因（BraC03g015140、BraC05g046930、BraC08g032210和BraC09g046280），以及56个与差异表达基因重叠的枢纽基因。这些候选基因参与蛋白质质量控制、伴侣蛋白活性、泛素介导的降解、氧化还原调节、囊泡运输和代谢调节。因此，本研究提供了B. campestris内质网应激响应的全面转录图谱，鉴定出了关键调控基因以供功能验证，并为提高Brassica作物的抗逆性提供了宝贵见解。