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主要作者与研究机构及发表信息
该研究的主要作者包括Federico Vita、Stefano Ghignone、Nadia Bazihizina、Fatemeh Rasouli、Leonardo Sabbatini、Ali Kiani-Pouya、Claudia Kiferle、Sergey Shabala、Raffaella Balestrini和Stefano Mancuso。研究由意大利佛罗伦萨大学农业、食品、环境与林业系（DAGRI）、意大利国家研究委员会可持续植物保护研究所（CNR-IPSP）、澳大利亚塔斯马尼亚大学塔斯马尼亚农业研究所、意大利高等师范学院生命科学研究所以及中国佛山大学国际环境膜生物学研究中心等多个机构合作完成。该论文发表于《Physiologia Plantarum》期刊，投稿时间为2021年1月10日，修订后接受时间为2021年4月10日。
学术背景
该研究属于植物生理学领域，专注于藜麦（Chenopodium quinoa Willd.）在盐胁迫下的早期响应机制。土壤盐碱化是影响全球作物生产的重要非生物胁迫因素之一，特别是在干旱和半干旱地区。藜麦作为一种耐盐性较强的假谷物作物，因其高营养价值而备受关注。其耐盐性与其表皮膀胱细胞（epidermal bladder cells, EBCs）分泌盐分的能力密切相关。然而，先前的研究表明，即使在EBC密度较低的情况下，某些藜麦基因型仍表现出较高的耐盐性，这可能与根部组织耐受性和钾离子保留能力有关。本研究旨在通过比较两种耐盐性不同的藜麦基因型的转录组谱，揭示其在盐胁迫早期阶段的分子响应差异，并探索潜在的关键基因和机制。
研究流程
研究分为五个主要部分：实验设计、样本处理与RNA提取、RNA测序分析、RT-qPCR验证以及生理分析。
实验设计
研究选择了两个具有不同耐盐性和EBC密度的藜麦基因型：Q30（敏感型，低耐盐性但高EBC密度）和Q68（耐受型，高耐盐性但低EBC密度）。种子经过表面灭菌后，在湿润滤纸上萌发，随后转移至1/4强度Hoagland溶液中生长。两周后，幼苗被分为两组：一组暴露于200 mM NaCl溶液中30分钟，另一组作为对照组。
样本处理与RNA提取
从根和茎组织中提取总RNA，用于RNA测序分析。每个实验条件设置三个生物学重复，共获得24个样本（12个根样本和12个茎样本）。RNA质量通过琼脂糖凝胶电泳和Agilent 2100 Bioanalyzer检测，确保样本完整性。
RNA测序分析
使用Illumina HiSeq2000平台进行RNA测序，生成150 bp双端读段。原始数据经过质量控制、去接头和过滤后，映射到藜麦参考基因组（Accession PI614886）。数据分析采用DESeq2软件包，评估不同处理条件下基因表达的变化。
RT-qPCR验证
随机选择四个基因（两个根组织基因和两个茎组织基因）进行RT-qPCR验证。使用Bio-Rad CFX384实时系统进行扩增，以延长因子1-α和18S rRNA作为内参基因。
生理分析
叶片片段在不同溶液（如NaCl、ABA、乙烯利等）中漂浮培养，测定叶绿素含量和光系统II的最大光化学效率（Fv/Fm）。实验设置10个生物学重复，数据分析采用GraphPad Prism软件。
主要结果
1. RNA测序结果
RNA测序显示，Q30基因型在盐胁迫下表现出显著的基因表达变化，尤其是在根组织中。共有596个基因上调（fold change ≥ 2.5），27个基因下调（fold change ≤ -2.5）。这些基因主要涉及乙烯响应转录因子（ethylene-responsive transcription factors, ERFs）、脱水响应元件结合蛋白（dehydration-responsive element-binding proteins, DREBs）和9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶（9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase, NCED）。相比之下，Q68基因型的基因表达变化较少，仅少数基因表现出显著差异。
RT-qPCR验证结果
RT-qPCR验证结果与RNA测序数据一致，进一步确认了关键基因的表达模式。
生理分析结果
生理分析表明，Q68基因型在盐胁迫下表现出更高的叶绿素含量和光化学效率，说明其具有更强的耐盐性。
结论与意义
本研究表明，藜麦在盐胁迫下的早期响应机制因基因型而异。Q30基因型主要通过激活激素信号通路（如乙烯和ABA）来应对盐胁迫，而Q68基因型则表现出更稳定的基因表达模式，可能与其较高的组织耐受性相关。研究为理解藜麦耐盐性的分子机制提供了重要线索，并为未来育种计划或基因组工程提供了潜在靶点。
研究亮点
1. 揭示了藜麦基因型间在盐胁迫早期响应中的基因表达差异。 2. 发现了与耐盐性相关的候选基因，如ERFs、DREBs和NCED。 3. 提供了关于低EBC密度基因型如何通过其他机制补偿盐胁迫的新见解。
其他有价值内容
研究还探讨了盐胁迫对藜麦叶片生理特性的影响，为进一步研究盐胁迫下的植物适应机制奠定了基础。