随着全球变暖的持续，热应激威胁着植物的生存和生产力。因此，尤其在冷季植物中迫切需要从基因上了解耐热性。

近日，湖北师范大学刘致浩研究团队在生物期刊《Environmentaland Experimental Botany》（IF=6.028/Q1）上发表题目为“Integrative analysis of transcriptome and yeast screening system identified heat stress-responding genes in ryegrass”的研究论文，研究鉴定了一些与黑麦草耐热性相关的基因和蛋白质，为了解黑麦草对热胁迫的抗性提供了新的关键线索。

项目合作

黑麦草逆境文库的构建由南京瑞源生物技术有限公司完成

实验目的

作者一方面旨在通过转录组分析，在全基因组水平上全面研究两种不同高温条件下黑麦草的基因表达变化。另一方面，使用酵母系统来识别可能提高黑麦草耐高温性的潜在候选基因，即使它们不受高温胁迫的转录影响。

实验方法

实验设计：对于获得性耐热性（AT）分析，35天龄的植物以3℃/24小时的速率从20-25℃的昼夜温度转移到35-40℃，每24小时收获一次叶片。对于基础耐热性（BT）分析，39天龄的植株在35-40℃下培养24小时，在0、1、3、6、12和24小时收获叶片。在温度循环达到35-40℃后6天，对长有绿叶的黑麦草进行计数。

方法：高通量抗逆基因筛选

1. cDNA文库的构建及耐热基因的测定作者将热处理的黑麦草叶片（AT和BT）的RNA混合，用于构建cDNA文库。将构建成功的cDNA文库和空的pYES2转化到酵母（BY4741）中，并在不同温度下培养。结果表明，对照组（空pYES2）在39℃下不能生长。相反，实验组（cDNA文库）可以，因此我们选择39℃作为文库筛选条件（图7B）。

图7黑麦草cDNA文库的构建与筛选

作者从热应激文库中共鉴定出124个基因，代表潜在的热应激反应基因。在转录组分析中，这124个基因中有一半是DEGs。在热胁迫下，这些DEGs在黑麦草中表现出不同的模式（图8A）。KEGG途径富集分析表明，这些基因在能量代谢中富集（图8B）。PPI分析发现，七种核糖体相关蛋白质之间存在相互作用，这可以提高酵母的耐高温性（图8C）。这一结果表明，核糖体相关蛋白可能在酵母和黑麦草的高温反应中发挥重要作用。

图8 酵母筛选系统中鉴定的热反应基因的蛋白质相互作用预测分析

2. 编码核糖体蛋白的基因参与黑麦草的热应激反应分析了在热胁迫下编码核糖体蛋白的基因在黑麦草中的表达模式。在AT实验，BT实验中核糖体蛋白在高温胁迫下的表达不同，这表明它们可能在高温耐受中发挥不同的作用。

图9转录组和酵母筛选系统中鉴定的核糖体相关基因

使用酵母系统来识别可能提高黑麦草耐高温性的潜在候选基因，是第一项证明在高温条件下黑麦草基因表达变化的连续模式的研究。本研究结果不仅解释了黑麦草对热应激的反应机制，也为未来的黑麦草育种提供了理论依据。作者鉴定的一些与黑麦草耐热性相关的基因和蛋白质，为了解黑麦草对热胁迫的抗性提供了新的关键线索。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2023.105333