Morpho-physiological, Genomic, and Transcriptional Diversities in Response to Potassium Deficiency in Rapeseed (Brassica napus L.) Genotypes

生物 索引 基因 遗传学 单核苷酸多态性 缺钾 油菜籽 基因型 芸苔属 相思 基因表达谱 基因表达 植物 化学 有机化学
作者
Ting Zhou,Sisi Sun,Haili Song,Junfan Chen,Caipeng Yue,Jinyong Huang,Yingna Feng,Yingpeng Hua
出处
期刊:Journal of Agricultural and Food Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:72 (4): 2381-2396 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.jafc.3c06694
摘要

Variations in the resistance to potassium (K) deficiency among rapeseed genotypes emphasize complicated regulatory mechanisms. In this study, a low-K-sensitivity accession (L49) responded to K deficiency with smaller biomasses, severe leaf chlorosis, weaker photosynthesis ability, and deformed stomata morphology compared to a low-K resistant accession (H280). H280 accumulated more K+ than L49 under low K. Whole-genome resequencing (WGS) revealed a total of 5,538,622 single nucleotide polymorphisms (SNPs) and 859,184 insertions/deletions (InDels) between H280 and L49. RNA-seq identified more differentially expressed K+ transporter genes with higher expression in H280 than in L49 under K deficiency. Based on the K+ profiles, differential expression profiling, weighted gene coexpression network analysis, and WGS data between H280 and L49, BnaC4.AKT1 was proposed to be mainly responsible for root K absorption-mediated low K resistance. BnaC4.AKT1 was expressed preferentially in the roots and localized on the plasma membrane. An SNP and an InDel found in the promoter region of BnaC4.AKT1 were proposed to be responsible for its differential expression between rapeseed genotypes. This study identified a gene resource for improving low-K resistance. It also facilitates an integrated knowledge of the differential physiological and transcriptional responses to K deficiency in rapeseed genotypes.
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