为了探究基因对高粱幼苗的影响，我们以表达该基因的转基因高粱品系为研究对象，在三叶一心阶段对其进行盐碱胁迫。 通过测定生长形态指标、抗逆生理指标、内源激素含量等，筛选关键差异表达基因、MAPK和ABA信号通路，分析黄酮类合成代谢中关键基因的表达模式，最终探讨其生理和分子机制。澄清了高粱幼苗过度表达 AVIPI 基因以应对盐碱胁迫的情况。

高粱的基因表达模式

为了证实本研究使用的转基因高粱品系是过表达AVIPI基因，并分析过表达拟南芥AVIPI对盐碱胁迫下高粱幼苗基因转录水平的影响，对高粱整株进行中和处理。检测到盐碱胁迫。 关于基因表达，WT组中未检测到AVIPI基因的表达。

0h时TR组SbVPI基因表达量显着高于WT组SbVPI基因表达量。 应激后表达增加，72h表达量最高：SbVIP！ WT组中SbVPI基因在盐碱胁迫后也明显增加，但增加幅度远低于TR组：TR组中SbVPI基因在胁迫前后没有明显变化，72小时后表达量下降。 可见，盐碱处理下AVIPI基因的过表达能够影响转基因高粱中基因的表达水平。

盐碱胁迫会影响高粱幼苗的生长发育。 高粱三叶在营养液中培养时，进行盐碱胁迫。 研究发现盐碱胁迫对两组高粱的影响不同。 TR组对高粱生长的抑制效果好于TR组。 WT组腐烂、萎蔫出现较晚，症状较轻。 120小时时，WT组已整体干枯枯萎，而TR组仍能正常伸展。

盐碱胁迫后，两组高粱鲜重和干重均先增加后减少。 12-120 h内，TR组高粱鲜重和干重均显着高于WT组。 24 h时差异最大，鲜重比WT组高61.5%，干重比WT组高61.8%。 如图3-4所示，两组高粱根冠比均呈现先增大后减小的趋势，但TR组根冠比高于WT组团体。 组，但差异仅在 0h 和 4h 时显着。

24小时时，WT组幼苗的新叶出现卷曲，而TR组幼苗的新叶正常伸展。 72小时，WI组高粱生长受到抑制，新叶卷曲枯萎。 TR组的新叶开始卷曲。 120小时后，WT组地上部分下部叶片褐变，上部叶片变黄并皱缩：TR组老叶和新叶舒展较好，叶片仅部分变黄。

通过测定两组高粱的株高和叶绿素含量，发现均呈现先升高后降低的趋势。 株高和叶绿素含量在2小时时达到最大值，但TR组的株高和叶绿素含量大部分时间都在增加。 显着高于W组（P）可见盐碱胁迫在24小时内对高粱光合作用影响不大，但在72小时和120小时抑制较明显。 转基因高粱可以有效缓解盐碱胁迫造成的损害。

盐碱胁迫下，根系优良的生长形态决定了植物的发育。 胁迫初期，WT组高粱只有主根，而TR组高粱侧根较多，茎基部产生1-2个侧根。 4h～120h，WT组高粱主根在胁迫初期4h开始褐化，并逐渐加剧，根基严重腐烂； TR组高粱主根褐变较晚，症状较轻。

盐碱胁迫后，WT组和TR组高粱根的表面积、体积、根尖数和分叉数呈动态变化。 胁迫后不同阶段TR组高粱的表面积、体积、根尖数、分叉数均显着高于WT组。 两组高粱根系生长均随胁迫时间的延长呈现先增大后减小的趋势。 24 h时各指标均达到最大值。

在植物正常生长过程中，根系活动会影响根部吸收水、矿物质和少量有机物的能力。 如图3-9所示，两组高粱根系活力均呈现先增加后减少的趋势。 随着胁迫时间的延长，根系褐变、体积减小，甚至坏死，根系活性减弱； 然而，TR组的根系活性整体上显着高于WT组（P

基因对高粱根内源激素含量的影响

IAA可以调节根系的代谢环境，促进根系的纵向伸长。 它是作物对盐碱胁迫的适应性反应。 如图3-15A所示，盐碱胁迫后，TR组高粱根中IAA含量持续增加，且显着高于WT组。 治疗72 h时，TR组较WT组增加19.75%。

当根系受到盐碱胁迫时，具有合成和输出ABA的能力。 如图3-15B所示，盐碱胁迫处理后，高粱根系内源ABA含量发生动态变化。 0~24 h,TR组ABA含量显着高于WT组(P),120 h时,TR组ABA含量有所下降,但仍显着高于WT组。 WT组。

GA能促进细胞伸长和生长，使作物提早成熟，提高产量。 如图3-15C所示，胁迫处理后高粱根部内源GA3含量逐渐下降。 24 h时TR组GA3含量显着高于WT组（P

SA可以增强植物的渗透能力，增强盐碱条件下的抗氧化能力。 如图3-15D所示，盐碱胁迫处理后，高粱根系内源SA含量呈现先增加后减少的趋势。 72 h时,TR组SA含量显着高于WT组,为WT组的1.87%。 次：但120h时，TR组SA含量显着低于WT组。

JA可以调节叶表皮毛的起始、花青素的积累以及抗冻害反应。 胁迫处理后，高粱根系内源JA含量发生动态变化。 0~24 h,JA含量逐渐升高,WT组JA含量显着高于TR组。 72 h时,WT组JA含量下降,TR组JA含量上升。 两者之间的差异是显着的。

在生物实验中，任何生物实验都需要生物重复，高通量测序技术也不例外。 本研究为每个样本设置3个生物重复序列，将测序得到的唯一匹配reads转换为FPKM值。 ，分析基因的表达水平。 据此，在24个样本中获得了36.676个表达基因，并发现了3105个新基因。 每个样本中基因的概率密度一般呈正态分布，样本之间的敏感性没有太大差异。 ，表明获得的基因可用于后续分析。

样本间基因表达水平的相关性是检验实验可靠性和样本选择合理性的重要指标。 本实验中基因表达的相关性分析发现，同一样本的三个生物重复之间存在良好的相关性。 同时，对24个样本的表达数据进行聚类分析发现，同一样本的3个生物重复也表现出高度相关性。

对差异转录中发现的 DEG 进行 COG 功能预测和分类。 共有415个DEG被归为COG分类，其注释被分为25个功能类别。 盐碱胁迫期间，次生代谢物的生物合成、运输和分解代谢占最大类别（88,14.40%）； 其次是碳水化合物运输和代谢、防御机制 (62,10.15%)、仅一般功能预测 (51,35%)、信号转导机制 (50, 8.18%)、翻译后修饰、蛋白质转化、伴侣 (50, 8.18 %)、脂质转运和代谢 (34, 5.56%)、细胞壁/膜/包膜生物合成 (33, 5.40%)、无机离子转运和代谢 (32,5.24%)、氨基酸转运和代谢 (28,4.58%) ）、翻译（24,3.93%）、能量产生与转换（19.3.11%）、细胞周期控制、细胞分裂、染色体分裂（18, 2.95%）、辅酶转运与代谢（16, 2.62%）、核苷酸转运和新陈代谢。

核糖体结构和生物发生、细胞外结构（4,0.65%）、细胞骨架（2,0.3%）、复制、重组和修复（1,0.16%）：最后获得RNA加工和修饰、染色质结构和动力学以及核结构家族注释基因。 其中，防御机制类COG功能注释有62个，占比10.15%。 每个时间点参与防御机制的DEG数量均达到显着水平，且4 h时防御相关差异基因数量最高。

结论

在差异转录组数据中，发现21个差异基因参与MAPK级联途径，8个差异基因参与ABA合成和信号传导，19个差异基因参与黄酮类合成途径。 MAPK信号通路在植物生长发育中发挥着重要作用。 研究表明，MAPK 级联在植物响应植物激素、生物和非生物胁迫或细胞生长信号时发挥作用15,1521。

目前对MAPK3、MAPK6和MAPK4的研究较为深入。 拟南芥通过MKK2-MPK4/MPK6途径参与盐和冷胁迫153，其在棉花、黄瓜和苹果的抗逆过程中的作用已有报道。 VIP1 79 位丝氨酸可被 MPK3 磷酸化，并响应机械刺激和渗透压进入细胞核。 本研究发现AVIPI基因可诱导MAPKs表达上调,其中AVIPI和A的表达量在盐碱胁迫后显着升高,而AVIPI和AVIPI在盐碱胁迫后显着升高。 在胁迫初期(24 h)表达量显着增加，表明AVTPI基因可以参与MAPK信号级联途径响应盐碱胁迫。

黄酮类化合物是一类重要的次生代谢产物，其中花青素是最著名的黄酮类化合物。 花青素可以提高植物的抗逆能力，清除ROS，减轻氧化损伤，保护植物细胞免受损伤。 研究发现，随着干旱胁迫的加剧，3个苜蓿品种中黄酮类化合物含量的积累均呈现先增加后减少的趋势。 本研究检测了WT组和TR组高粱幼苗在盐碱胁迫下的情况。 发现过表达基因高粱的总黄酮含量和花青素含量在0h和72h时显着高于WT组，并且在120h时花青素含量显着高于WT组。

为了进一步研究AVIP的效果！ 关于盐碱胁迫下黄酮类化合物的合成，我们检测了盐碱处理过程中黄酮类化合物合成相关酶基因的表达情况。 结果显示，SbC4H、SbCHS、SbCYP、SbF3H、SbANR和SbANS等黄酮类合成相关酶基因显着上调，从而使植物细胞合成更多的黄酮类化合物，增强抗氧化过程，表明AVTPI可以调节黄酮类化合物抗盐碱胁迫的合成途径。 造成的损害。