Sequenciamento integrado de PacBio SMRT e Illumina revela respostas transcricionais e fisiológicas ao estresse hídrico na planta inteira de Nitraria tangutorum

Introdução Nitraria tangutorum Bobr., um arbusto xerofítico proeminente, apresenta uma notável adaptabilidade a ambientes hostis e desempenha um papel significativo na prevenção da desertificação no noroeste da China devido à sua excepcional tolerância à seca e salinidade. Métodos Para investigar o mecanismo de resistência à seca subjacente em N. tangutorum, tratamos mudas de 8 semanas com polímero de etileno glicol (PEG)-6000 (20%, m/m) para induzir estresse hídrico. 27 amostras de diferentes tecidos (folhas, raízes e caules) de N. tangutorum em 0, 6 e 24 h após o tratamento de estresse hídrico foram sequenciadas usando sequenciamento em tempo real de molécula única PacBio (SMRT) e sequenciamento de RNA Illumina para obter um transcriptoma abrangente. Resultados O sequenciamento PacBio SMRT gerou 44.829 transcritos não redundantes e forneceu informações valiosas sobre genes de referência. Nas folhas, raízes e caules, identificamos 1162, 2024 e 232 genes diferencialmente expressos (DEGs), respectivamente. A análise da Enciclopédia de Genes e Genomas de Kyoto (KEGG) revelou que a sinalização hormônica de plantas e a cascata de quinase ativada por mitógeno (MAPK) desempenharam um papel fundamental na transmissão de sinais de estresse em toda a planta de N. tangutorum após o estresse hídrico. A interconversão de amido e sacarose, bem como a biossíntese de aminoácidos e lignina, podem representar estratégias adaptativas empregadas por N. tangutorum para lidar eficazmente com a seca. A análise de fatores de transcrição mostrou que as famílias AP2/ERF-ERF, WRKY, bHLH, NAC e MYB estavam principalmente envolvidas na regulação dos genes de resposta à seca. Além disso, oito índice fisiológicos, incluindo conteúdo de prolina, peróxido de hidrogênio (H2O2), malondialdeído (MDA), aminoácidos totais e açúcar solúvel, e as atividades de três enzimas antioxidantes foram todas investigadas após o tratamento com PEG, elucidando o mecanismo de tolerância à seca sob uma perspectiva fisiológica. A análise de rede de co-expressão gênica ponderada (WGCNA) identificou vários genes centrais que atuam como reguladores chave em resposta à seca através da participação hormonal, quebra de ROS, glicólise e regulação de TF em N. tangutorum. Discussão Esses achados ampliam os recursos genômicos e facilitam a pesquisa na descoberta de novos genes em N. tangutorum, estabelecendo assim uma base para investigar o mecanismo de resistência à seca de xerófitas.