轉錄組學+iTRAQ蛋白質組學揭示乾旱條件下木薯的轉錄後調控機理

2021-02-17 omics communication

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今天為大家分享一篇由中國植物基因研究中心課題組在Journal of Agricultural and Food Chemistry發表的題為「Extensive Post-Transcriptional Regulation Revealed by Transcriptomic and Proteomic Integrative Analysis in Cassava under Drought 」的研究成果。通過轉錄組測序技術和iTRAQ標記定量蛋白質組學聯合研究，在木薯葉片和根中分別鑑定出1242/715個差異表達基因（DEGs）和237/307個差異表達蛋白（DEPs）。本研究作為木薯轉錄組學和蛋白質組學分析的首次研究，為乾旱脅迫下木薯的轉錄後調控提供了新的方向。

棕色箭頭和藍色箭頭分別代表上調和下調的DEGs/DEPs。

（A）葉片和根系之間的DEGs重疊；

（B）葉片和根系之間的DEPs重疊；

（C）葉片中的DEGs和DEPs重疊；

（D）根中的DEGs和DEPs重疊。

2.mRNA與蛋白質譜的相關性

在轉錄組學和iTRAQ蛋白質組學數據之間進行相關分析。在6152個定量蛋白中，有5763個被檢測到（FPKM>5）。相關分析顯示，在葉片和根中，所有定量蛋白的表達水平與其對應的mRNAs之間的相關係數較低。然而，在葉片和根系中，DEPs與相應的mRNAs之間的相關性高出約2倍（圖2），表明蛋白質和mRNA在乾旱脅迫中的變化具有一定的生物學相關性。

圖2 | 葉片（A）和根（B）中蛋白質和mRNAs表達的相關性

R1，所有定量蛋白及其對應的mRNAs的相關係數；

R2，DEPs及其對應的mRNAs的相關係數。

3.根中蛋白質組學和轉錄組學的聯合分析

在轉錄組和蛋白質組水平上，有25個上調基因和6個下調基因在根中的變化趨勢相同（圖2D）。這些上調基因在AA合成代謝、糖異生/乙醛酸循環和非生物脅迫中顯著富集。這些上調基因中有8個（32%）屬於HSPs。4個熱休克蛋白和2個ROS清除基因（APX2和GSTU19）在木薯葉片和根系中普遍上調，表明它們在木薯乾旱反應中的關鍵作用。共有4個AA代謝基因表達上調。此外，與乙醛酸循環（AAE7）、ABA刺激（GLP5）等相關的基因也上調。相反，這些下調的基因在纖維素合成（如CSLA09）和過氧化物酶代謝（如PRXR1）中顯著富集。

乾旱脅迫對葉片和根系的代表性途徑有顯著影響。

上下調節的DEGs/DEPs分別用紅色和藍色表示。

研究採用轉錄組測序和iTRAQ蛋白質組學技術。在木薯葉片和根中分別鑑定出1242/715個差異表達基因（DEGs）和237/307個差異表達蛋白（DEPs）。DEGs和DEPs主要在mRNA和蛋白質水平上單獨調控，只有少數在乾旱條件下被普遍調控，說明它們主要參與轉錄後調控。隨後，分析了這些特異或共同調控的DEGs和DEPs的功能，並對熱休克蛋白、次生代謝生物合成和激素生物合成相關基因的轉錄後調控進行了分析。本研究作為木薯轉錄組學和蛋白質組學分析的首次研究，為乾旱脅迫下木薯的轉錄後調控提供了新的方向。

DOI：10.1021/acs.jafc.9b00014長按下方二維碼關注omics communication！關注組學領域最新研究進展！

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