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1.
对乌拉尔甘草根进行转录组测序分析,挖掘响应盐、低磷和干旱胁迫的相关基因,探讨甘草抵御逆境胁迫的分子机制。以150 mmol/L NaCl模拟盐胁迫、10μmol/L KH2PO4模拟低磷胁迫和15%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫处理下的乌拉尔甘草根作为研究材料,应用Illumina HiSeq 2000测序平台对根进行转录组测序,对测序结果进行基因功能注释分析和差异表达基因(DEGs)筛选。分别获得盐、低磷和干旱胁迫处理下甘草根中4 294、3 201和4 719个DEGs。GO富集结果表明,3种逆境胁迫下甘草根中的DEGs均显著富集到细胞过程、代谢过程、刺激响应、细胞、细胞器、催化活性等功能过程中;KEGG途径富集分析表明,3种胁迫处理下的DEGs显著富集的代谢途径主要涉及基因表达调控、生物合成及代谢、信号转导等。转录因子鉴定结果显示3种胁迫处理下差异表达数量最多的转录因子主要来自ERF、bHLH、MYB-related、WRKY、Dof、NAC等转录因子家族;基因表达水平分析显示,参与植物激素代谢及信号转导相关的DEGs在盐胁迫... 相似文献
2.
为探究不同干旱胁迫时间处理下,二倍体马铃薯材料对干旱胁迫响应的分子机制,挖掘抗旱相关基因。以高抗旱二倍体资源A90为试验材料,利用转录组测序技术对PEG-6000胁迫下不同时间的差异表达基因进行分析,通过GO富集、KEGG通路分析与转录因子预测参与马铃薯干旱胁迫响应的差异表达基因,初步挖掘抗旱调控关键基因;并通过RT-qPCR对3个抗旱候选基因进行逆境胁迫表达分析。结果表明：A90在20%PEG-6000胁迫处理3,6,24 h与对照相比,共有2 519个差异表达基因,这些基因主要富集在植物激素信号转导、谷胱甘肽代谢、苯丙烷生物合成、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化等抗旱相关过程中。并且显著富集在通路上的340个共差异表达基因中有53个基因注释到了RLKs、AP2/ERF和Tify等15个转录因子家族中,其中StST/K1、StERF1和StTify1的表达量较高,有可能是抗旱调控关键基因。基因StST/K1和StERF1受到干旱和低温胁迫主要在材料的根和叶中上调表达,基因StERF1在盐胁迫下在材料的根、茎和叶中均上调表达;基因StTify1在受到干旱在材料的茎和叶中上调表达,受到盐胁迫在材... 相似文献
3.
干旱胁迫下氮素施用对植物生长发育具有重要的影响。为明确氮素提高花生抗旱性的生理和转录调控机制,本研究对施氮、干旱及旱氮同存处理下的花生生理指标和根系转录组进行了测定。结果表明,旱氮同存处理提高了干旱胁迫下花生生物量和叶片相对含水量。施用氮肥增加了干旱胁迫下花生根系的总酚和类黄酮含量,提高其过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,降低其丙二醛(MDA)含量,提高花生抗旱性。转录组分析表明,施用氮肥产生5396个差异表达基因,这些基因主要参与谷胱甘肽代谢、氮代谢和碳代谢相关过程及应激和防御反应。干旱处理和旱氮同存处理下,次生代谢物生物合成、运输和分解代谢及碳水化合物运输和代谢这两类功能差异表达基因富集。旱氮同存处理下酚类代谢物质相关的3种途径中有51个差异基因上调表达, 207个基因下调表达。由此表明,施用氮肥通过调控花生次生产物代谢、碳水化合物代谢等途径提高干旱胁迫下花生植株的抗氧化能力,从而提高花生的抗旱性。 相似文献
4.
《种子》2020,(5)
为探讨外源一氧化氮(NO)对燕麦幼苗生长和抗旱性的影响,选用高寒皮燕麦品种青燕1号为材料,以15%PEG-6000模拟干旱胁迫,研究了添加0.2 mmol·L~(-1)外源NO后其幼苗生长及抗氧化酶等生理生化特性的变化。结果表明,PEG胁迫显著抑制了供试材料的生长,降低了其叶片相对含水量及叶绿素含量等。添加外源NO可以有效缓解干旱胁迫对供试燕麦幼苗的伤害,提高叶片保护酶(SOD)活性,降低超氧阴离子(O_2~(·-))、过氧化氢(H_2O_2)和丙二醛(MDA)含量,促进了脯氨酸(Pro)和可溶性糖(SSC)的积累,维持了较高的渗透调节能力,增强了其抗旱性。 相似文献
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Cu、Zn元素复合处理对干旱胁迫下玉米种子活力的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
以5个玉米杂交种为试验材料,用配置好的浓度为18%的PEG-6000模拟干旱胁迫环境,同时用去离子水和5种不同配比、不同浓度的铜锌复合溶液处理杂交种,在25℃常温培养箱进行纸床培养,研究干旱对生活力指标的影响。结果表明:干旱胁迫下,5种不同配比、不同浓度的铜锌复合溶液均能不同程度地提高玉米的发芽势、发芽率、苗高、根长等生长指标,并增加幼苗的干物质积累量,且随铜锌复合溶液浓度的增加,除根数没有显著变化外,其他各项指标均呈现先上升后下降的趋势。综合分析表明:用配比为(1.2mg CuSO_4·5H_2O+250mg ZnSO_4·7H_2O)/L的铜锌复合溶液引发处理玉米杂交种能使其有效地抵御干旱条件,提高玉米种子活力。 相似文献
6.
植物受到干旱胁迫时,会通过DNA甲基化做出快速反应以帮助其应对胁迫。为探究在干旱胁迫下,DNA甲基化是如何影响基因转录表达,本研究对甘露醇模拟干旱和5-azadC(去甲基化)处理下,抗旱性不同的2个马铃薯品种(抗旱型,青薯9号;干旱敏感型,大西洋)进行转录组学分析,以Fold-change>2和校正后P<0.01进行差异表达基因(DEG)的筛选。GO富集分析发现,2种处理都共同显著富集到氧化应激和碳水化合物代谢过程相关的GO term。说明不同耐旱性马铃薯在响应干旱胁迫时,与这些GO term相关的基因也受DNA去甲基化调控。对既响应干旱又响应DNA去甲基化的1345个DEG进行KEGG功能富集发现,与植物抗旱相关的通路有植物MAPK信号途径、植物激素信号转导途径、植物谷胱甘肽代谢通路、糖酵解与糖异生和磷酸肌醇代谢通路。说明这些通路相关基因在大西洋和青薯9号2个抗旱性不同的马铃薯品种中,响应干旱的敏感性受DNA甲基化调控。接着对DEG上游1500 bp启动子区域进行顺式作用原件和甲基化CpG岛分析发现,干旱胁迫下参与植物谷胱甘肽代谢的GST基因通过DNA去甲基化来降低启动子区ABRE和CAAT-box作用元件的甲基化水平,进而激活该基因的表达以应对干旱胁迫。因此,利用比较转录组学分析干旱和DNA去甲基化处理下的差异基因,可挖掘到DNA甲基化参与调控马铃薯响应干旱胁迫的相关基因,为研究马铃薯干旱胁迫响应的表观遗传学机理提供新的研究思路。 相似文献
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《分子植物育种》2021,19(19):6376-6385
为了从转录组水平分析烯效唑缓解干旱胁迫的分子机制,以大麻品种‘汉麻2号’为材料,试验共设清水浸种的正常供水(CK),清水浸种的干旱处理(D),烯效唑浸种的干旱处理(SD) 3个处理,干旱胁迫处理4 d,利用RNA-Seq技术对叶片进行转录组测序分析并探讨半乳糖代谢、植物激素信号转导和氮代谢通路及相关基因。结果表明,CK vs D与D vs SD比较发现,全部差异表达基因有2 423个,其中不同处理共有差异表达基因1 109个。通过GO富集分析表明,两个比较中有1 402和1 144个差异表达基因在生物学过程、细胞组分和分子功能均有分布,且分类结果相似。差异基因GO主要富集在蛋白质折叠、氧化还原过程、胞浆、叶绿体包膜、水解酶活性、氧化还原酶活性等功能。KEGG富集结果表明,差异基因KEGG主要富集在半乳糖代谢、苯丙酸生物合成、植物激素信号转导、氮代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、氨基酸的生物合成等代谢途径。本研究主要分析了半乳糖代谢、植物激素信号转导和氮代谢途径,其中半乳糖代谢中UDP糖焦磷酸化酶基因,UDP葡萄糖4-差向异构酶基因,棉子糖合酶基因,水苏糖合酶基因,β-呋喃果糖苷酶基因等,植物激素信号转导中生长素响应蛋白,脱落酸受体,蛋白磷酸酶,脱落酸不敏感蛋白等,氮代谢中高亲和性硝酸盐转运蛋白,谷氨酸脱氢酶基因,谷氨酰胺合成酶基因和碳酸酐酶基因在烯效唑处理下表达水平发生变化。本研究为深入了解烯效唑处理对大麻响应干旱胁迫的分子调控机制、关键基因克隆以及功能验证等提供研究基础和理论依据。 相似文献
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《种子》2020,(5)
为揭示宽叶雀稗种子萌发期对岩溶地区旱钙胁迫的适应性,以不同渗透势(-0.1 MPa、-0.3 MPa、-0.5 MPa)的PEG-6000溶液模拟干旱胁迫、不同浓度(5 mmol·L~(-1)、25 mmol·L~(-1)、50 mmol·L~(-1))的CaCl_2溶液模拟钙盐胁迫、不同浓度的CaCl_2溶液和PEG-6000溶液配合模拟旱钙胁迫,测定各胁迫处理下宽叶雀稗种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚芽及胚根的长度和干重,并采用隶属函数综合分析宽叶雀稗种子萌发期对胁迫的耐受程度。结果表明:1)-0.1 MPa干旱胁迫下宽叶雀稗的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均显著高于对照,-0.5 MPa干旱胁迫下,萌发指标则显著降低。-0.1 MPa和-0.3 MPa干旱胁迫下胚根的长度和干重显著高于对照。2) 5 mmol·L~(-1)和25 mmol·L~(-1)CaCl_2处理下,宽叶雀稗各项萌发指标均较对照明显提高,在50 mmol·L~(-1)CaCl_2处理时各项萌发指标均较对照明显降低。3)旱钙胁迫环境下,-0.1 MPa干旱胁迫和5 mmol·L~(-1)和25 mmol·L~(-1)CaCl_2混合胁迫可以促进宽叶雀稗种子萌发,-0.5 MPa干旱胁迫和50 mmol·L~(-1)CaCl_2混合胁迫抑制宽叶雀稗种子萌发,且抑制程度较单一胁迫更大。干旱、钙盐及旱钙胁迫对宽叶雀稗种子萌发具有低促高抑的特点。隶属函数综合分析表明,促进宽叶雀稗种子萌发的胁迫界限为:-0.1 MPa干旱胁迫,5 mmol·L~(-1)和25 mmol·L~(-1)钙盐胁迫,及-0.1 MPa+5 mmol·L~(-1)、-0.1 MPa+25 mmol·L~(-1)、-0.3 MPa+5 mmol·L~(-1)旱钙胁迫。 相似文献
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《作物学报》2021,(9)
鼓粒期是大豆碳氮代谢最复杂的阶段,干旱胁迫必然限制鼓粒期大豆碳氮同化、分配和转移,影响大豆产量的形成。在我们前期的研究中,明确了外源褪黑素对干旱胁迫下鼓粒期大豆抗旱和碳氮代谢的生理调控效应。本研究通过转录组和代谢组分析来确定褪黑素对大豆干旱条件反应的一些重要的碳氮代谢基因和途径。转录组分析表明,与干旱胁迫处理相比,正常供水和干旱胁迫下喷施外源褪黑素处理的大豆叶片共同上调和下调的基因分别有37个和493个。上调的基因中存在着直接和间接参与碳氮代谢的功能基因,包括正向调控的参与半胱氨酸合成、光合作用、碳水化合物代谢和葡萄糖代谢等途径关键基因。代谢组分析发现,与干旱胁迫处理相比,正常供水和干旱胁迫下喷施外源褪黑素处理的大豆叶片共同上调和下调的代谢物分别有17个和43个,上调的代谢物中绝大部分(14/17)属于氨基酸、脂质、有机酸和碳水化合物,进一步揭示了外源褪黑素能够提高大豆碳氮代谢与抗旱的能力。结合转录组和代谢组分析发现,褪黑素通过调节氨基酸代谢和淀粉蔗糖代谢途径,促进干旱胁迫下b-葡萄糖苷酶基因表达,提高了L-天冬酰胺和6-磷酸葡萄糖代谢物的含量,最终提高了大豆的抗旱性。 相似文献
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《中国农学通报》2017,(27)
以耧斗菜(Aquilegia viridiflora)中的2个品种(矮重品种和矮化品种)作为试验材料,通过研究不同温度、干旱胁迫及不同盐胁迫对2种耧斗菜的影响,分析其发芽率、叶面积、胚芽、胚根长度等指标,探究温度、PEG处理及盐胁迫对2种耧斗菜种子的萌发以及幼苗生长的影响。结果表明:(1)耧斗菜矮重品种的种子在常温和5%PEG-6000的干旱处理下发芽率最高为92%,其矮化品种在同等条件下发芽率仅为40%。(2)在2种耧斗菜种子中,矮重品种种子表现出较强的抗旱性,在20%的PEG-6000干旱胁迫下依然可以发芽,而矮化品种种子在同等干旱胁迫下被抑制发芽和生长。(3)Na_2SO_4表现为0.3%浓度的溶液对种子萌发具有促进作用,与CK组相比发芽率提高了14%,其他盐溶液则表现为抑制,且随浓度的增加抑制作用增强。 相似文献
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为了探求外源物质对干旱胁迫下大麻萌发的影响,以云麻1号和巴马火麻种子为试验材料,采用纸培法,通过20%PEG-6000模拟干旱胁迫,探索不同浓度(200,400,600mg/L和800mg/L)赤霉素(GA3)和维生素C(Vc)浸种处理对干旱胁迫下大麻萌发初期幼苗生理的影响。结果表明:20%PEG-6000干旱胁迫对大麻萌发初期幼苗的生理有明显的抑制作用,适宜浓度的赤霉素和Vc浸种增加了干旱胁迫下大麻萌发初期幼苗中的可溶性蛋白和可溶性糖含量,过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性也显著提高。利用隶属函数评价得出,云麻1号分别在600mg/L赤霉素和400mg/L Vc浸种处理时生理干旱缓解效果最好,巴马火麻在600mg/L赤霉素和600mg/L Vc浸种处理时,抗旱能力更强,且赤霉素处理效果优于Vc处理。 相似文献
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研究干旱胁迫下外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)处理对小麦幼苗叶片NO水平的影响及其与Ca2+的关系.在15%PEG-6000胁迫下测定NO含量和NO合成酶活性,结果表明,干旱胁迫下小麦幼苗叶片一氧化氮合酶(NOS)活性显著增加,且钙依赖型cNoS(CaM的组成型NOS)快速调控NO产生,但是随着胁迫时间的延长,不依赖钙iNOS(CaM的诱导型NOS)的活性在NOS活性比例缓慢增加,而硝酸还原酶(NR)产生NO的能力只占总NR提取物活性的很小一部分;0.1 mmol/L SNP处理可显著提高干旱胁迫下小麦幼苗叶片NOS和NR活性,诱导NO水平提高,显著缓解膜脂过氧化;用质膜Ca2+通道抑制剂LaCl3与SNP共处理,显著减弱或抵消SNP促进NO合成作用.SNP显著提高干旱胁迫下小麦幼苗叶片NO合成酶活性和NO含量,有效缓解膜的氧化损伤,而Ca2+参与SNP对干旱胁迫下小麦幼苗叶片NO水平的调控. 相似文献
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盐胁迫对燕麦叶片生理指标和差异蛋白组学的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
为探讨盐胁迫对燕麦叶片生理指标及蛋白组的影响,对燕麦进行6d盐胁迫(摩尔浓度NaCl∶Na_2SO_4=1∶1)处理,测定CK与盐胁迫燕麦叶片MDA含量,SOD、POD活性与游离脯氨酸含量,并运用Label-Free技术分析叶片差异表达蛋白质。结果表明,盐胁迫下燕麦叶片MDA含量、SOD、POD活性分别较对照降低了16.7%、23.4%和21.2%,游离脯氨酸较对照升高1.12%;满足P-value≤0.05, ratio2的差异蛋白76个(51个蛋白上调表达, 25个蛋白下调表达);通过GO注释得到27个差异蛋白显著富集16个代谢路径,其中氧化还原过程为33.9%,level3统计富集的生物学过程有氧气结合和氧化还原酶活性;运用KEGG注释得到22个差异蛋白显著富集10个生化代谢途径,主要表现在内质网中的蛋白质加工、长寿调节途径、抗原处理和呈现、雌激素信号通路4个过程;STRING蛋白质互作网络显示21个差异蛋白中涉及翻译后修饰、蛋白质周转、分子伴侣功能的有10个,且HSP70(F2DYT5)和HSP90(F4Y589)可能在盐胁迫燕麦幼苗的调控中发挥重要作用。 相似文献
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花生干旱胁迫响应基因的数字表达谱分析 总被引：3，自引：0，他引：3
以抗旱性强的花生品种丰花5号为材料,利用Solexa高通量测序技术对15% PEG处理后的花生叶片cDNA文库进行差异基因表达谱分析。结果表明,转录组基因表达表现出高度的不均一性和冗余性,低于10个拷贝的标签占总标签种类的73.1%,但其表达量只占总标签表达量的9.0%。根据已知序列信息鉴定出935个差异表达基因,其中64.5%下调表达。基因功能分析表明,差异表达基因广泛涉及糖、蛋白、核酸和脂类等生物大分子代谢、能量代谢以及次生代谢过程。在花生干旱响应基因表达谱分析中,发现9个类黄酮代谢相关基因在干旱胁迫下显著上调表达,其中4个编码类黄酮合成酶类,3个编码甲基转移酶,2个编码MYB转录因子。通过半定量RT-PCR对花生苯丙氨酸解氨酶基因(AhPAL)表达分析表明,15%PEG干旱胁迫6 h诱导该基因显著表达。推测类黄酮代谢在花生干旱胁迫响应中起重要作用。 相似文献
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外源钙和硫化氢对镉胁迫下平邑甜茶幼苗根系活性氧代谢和线粒体特性的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
为探究外源硫化氢(Hydrogen sulfide,H_2S)对Cd胁迫下平邑甜茶幼苗根系损伤的影响,及Ca~(2+)在H_2S介导重金属胁迫信号传导中的作用,采用营养液培养法,利用外源Ca~(2+)以及Ca~(2+)螯合剂EGTA、质膜Ca~(2+)通道阻断剂La3+和钙调素拮抗剂CPZ,研究了平邑甜茶幼苗生长、根系细胞死亡、根系活性氧代谢和线粒体特性的变化。结果表明:与单独Cd胁迫处理相比,添加外源Ca~(2+)或H_2S供体硫氢化钠(Na SH)均显著缓解了Cd胁迫对平邑甜茶幼苗生长的抑制,根系细胞死亡数量减少,根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性显著提高,超氧阴离子产生速率(O2-·)、过氧化氢(H_2O_2)和丙二醛(MDA)含量明显下降,根系线粒体膜透性(MPT)减小,膜电位(Δψm)提高、细胞色素c(Cyt c)含量增加;添加Na SH的同时添加钙离子专一螯合剂EGTA,钙离子通道阻断剂La Cl3或钙调素拮抗剂CPZ抑制了H_2S以上的调节作用。可见,外源Ca~(2+)或H_2S可稳定线粒体功能,增强活性氧清除能力,减轻Cd对平邑甜茶的伤害,并且在这个过程中H_2S缓解Cd胁迫的作用可能依赖于Ca~(2+)。 相似文献
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OsYUC2基因是控制水稻生长素合成的关键基因家族OsYUCs成员之一。本研究以过量表达pUbi-OsYUC2-GUS转基因水稻(G3株系)和野生型水稻(WT,Oryza sativa L .sppj.aponica,v.nipponbare,日本晴)为材料,分别比较了二者在干旱和 H2O2 胁迫下生长生理的变化。结果显示,20%PEG-6000和0.06% H2O2 处理条件下,G3的株高、初生根上侧根的长度(特别是不定根上侧根的数量和长度)都大于WT的;而G3的MDA和H2O2积累量则都少于WT的。与对照组比,PEG和H2O2处理后G3根系的GUS活性都降低且由均匀分布变为梯度分布,说明PEG和H2O2影响OsYUC2基因的表达部位和空间分布。相同处理条件下,G3根系与DR5-GUS转基因水稻根系GUS活性和分布样式的变化类似,显示PEG和H2O2减少生长素的积累并影响其梯度分布。OsYUC2过量表达在一定程度上缓解了由于PEG和 H2O2 胁迫导致生长素减少引起的伤害,转基因水稻幼苗的抗逆水平有所提高。 相似文献
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《分子植物育种》2021,19(10):3157-3167
为了研究氧化石墨烯(graphene oxide, GO)的生物效应,从转录水平解析低浓度GO促进植物生长的分子机制,本研究以玉米为材料,分析了土壤中施加不同浓度(0, 25, 50, 100, 200 mg/L) GO溶液14 d后的生长表型,筛选到GO对玉米生长的最佳的浓度(50 mg/L),进而利用最佳浓度GO处理48 h后的根系mRNA进行转录组测序分析。转录组测序共获得548个差异表达基因,其中194个上调表达,354个下调表达。Gene Ontology富集分析表明GO处理导致大量胁迫刺激响应基因的表达变化。在预测与根系生长相关的转录因子中,BRN2 (BEARSKIN2)、NAC2 (NAC domain-containing protein 2)、MYB93 (MYB domain protein 93)和PIF3 (Phytochrome-interacting factor 3)可能是GO的响应基因。GO处理使大量乙烯相关转录因子表达下调,说明GO处理可能抑制了体内的乙烯信号通路。在代谢相关基因中,一组木葡聚糖糖基转移酶/水解酶基因(XTHs)可能与根系生长相关。本研究为理解GO调控植物生长的分子机制提供线索,并为GO在农林业领域的应用提供参考。 相似文献
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为揭示干旱胁迫下三七的生理特性和基因转录组变化,通过干旱条件和正常浇水控制研究干旱对于三七的影响。实验设置自然干旱和正常浇水（对照）处理,分别测定三七叶片的叶绿素含量、可溶性蛋白含量、POD活性、SOD活性、CAT活性和MDA活性,并从三七叶片中提取RNA进行转录组测序分析。结果显示,干旱胁迫下三七MDA变化非常明显,与对照相比,植株受到干旱后的MDA活性升高了88.41%,相反CAT活性受干旱影响的效果不明显。转录组分析结果表明,与对照相比,干旱处理样品上调基因431个,下调基因151个,对差异基因进行GO注释和功能富集性分析,有160个上调基因和53个下调基因共213个差异基因注释到数据库中。KEGG分析结果表明,有122个DEGs在37个代谢通路上。ABA合成代谢的关键酶,9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶被显著富集,说明干旱条件下,三七可能通过ABA相关合成酶的增加调控干旱应答。 相似文献