棉花子叶期在冷胁迫作用下可变剪接图谱的全球性分析

《BMC Genomics》：Global profiling of alternative splicing landscapes in response to cold stress during the cotyledon stage in cotton

棉花子叶期低温胁迫下可变剪接事件及调控网络分析

　　

摘要

背景

陆地棉花（Gossypium hirsutum L.）是全球最重要的天然纤维作物。在子叶阶段，低温引起的冷害会严重影响棉苗的生长。可变剪接（Alternative Splicing, AS）在植物应对逆境条件中起着重要作用。然而，关于可变剪接在子叶期棉花应对冷胁迫中的作用知之甚少。在本研究中，我们利用纳米孔全长转录组测序技术分析了不同时间点下处于低温胁迫下的棉苗，以识别可变剪接事件、相关关键基因及主要参与途径。

结果

当棉苗的子叶阶段受到24小时的低温处理时，其内部生理指标发生了显著变化，但表型上没有明显改变。通过纳米孔全长转录组测序，我们获得了64,517个非冗余的唯一转录序列，并鉴定出21,227个可变剪接事件。与差异性可变剪接（Differential Alternative Splicing, DAS）事件相关的基因主要包括与活性氧（ROS）相关的基因ALD、CAT、ACX、AGT和SOD。在差异表达基因（Differentially Expressed Genes, DEGs）中，共有60个基因同时涉及CBF依赖性和CBF非依赖性途径。通过对DEGs和DAS基因进行京都基因与基因组百科全书（KEGG）途径分析，发现植物激素信号转导是一个共同途径，主要涉及生长素（IAA）相关基因IAA16和IAA4。

结论

这些发现表明，在棉花的子叶阶段，通过整合CBF依赖性和CBF非依赖性的转录调控网络（其中以IAA为核心），棉花能够协调调节基因表达和下游生理过程（如抗氧化作用）的转录后剪接，从而精确平衡生长抑制和抗寒激活。我们的研究提高了对可变剪接基因在调控棉花冷胁迫响应中作用的理解。