土地盐渍化是日益加剧的环境问题之一,全球范围内近20%的灌溉耕地正受到土壤盐渍化的影响,受影响的土地比例仍在不断增加。土壤盐渍化影响着作物生长,导致作物减产、经济效益降低等一系列问题。然而,许多植物可以通过调节基因表达来适应盐渍环境。mRNA选择性多聚腺苷化(alternative polyadenylation,缩写APA)作为植物基因表达转录后调控的一种方式,可增加转录的多样性、影响mRNA的稳定性和翻译过程,对植物适应环境具有重要的调控作用。但是,目前APA在植物盐胁迫过程中的作用还没有被系统地研究。本研究中通过对甜土植物(glycophyte)拟南芥(Arabidopsis thaliana)及盐生植物(halophyte)盐芥(Eutrema salsugineum)进行盐胁迫,利用Poly(A)-tag sequencing(缩写PAT-seq)高通量测序技术和生物信息学分析对两个物种短时间盐胁迫后全基因组范围内的多聚腺苷化位点进行描绘,对差异表达的poly(A)位点(differentially expressed poly(A)clusters,缩写 DE-PACs)、差异表达基因(differentially expressed genes,缩写DE genes)进行功能聚类和代谢途径分析,最终揭示了 APA对拟南芥和盐芥盐胁迫响应过程的调控机制。这些研究将有助于了解植物在盐胁迫过程中的分子水平适应机制,为将来利用这些机制培育耐盐作物新品种提供理论基础。研究主要结果如下:(1)拟南芥和盐芥盐胁迫过程中发生了广泛的APA现象。通过对拟南芥和盐芥进行3小时的200 mMNaCl处理,共构建12个PAT-seq文库并进行Illumina二代高通量测序,结果拟南芥共获得44395个PACs,分布在20208个基因中,54.4%的基因有2个或者2个以上的PACs。盐处理还能增加位于基因间区的PACs及增加拟南芥APA基因的比例;盐芥共获得30226个PACs,这些PACs分布在17939个基因中,其中有47.1%的基因有2个或者2个以上的PACs。说明拟南芥和盐芥在盐胁迫过程中发生了广泛的APA现象。(2)拟南芥和盐芥盐胁迫条件下的PAC基因的表达模式显著不同于对照组。通过聚类分析和主成分分析可以发现拟南芥和盐芥在盐胁迫条件下的PAC的表达模式相比于对照组有较大差异。拟南芥中共有3037个PACs发生差异表达,而盐芥中有998个PACs发生差异表达,它们都主要富集在高渗的盐度反应、激素反应、损伤反应等生物学过程和在液泡、质膜、叶绿体、核仁等细胞组分。拟南芥上调表达的DE-PAC基因被显著富集的代谢通路有植物激素信号转导途径、淀粉和蔗糖代谢、脂肪酸碳链延长等。盐芥中上调基因主要富集在植物激素信号转导、外芪类化合物、二芳基庚醇及姜辣素合成代谢途径、精氨酸和脯氨酸代谢;而下调基因主要富集在内质网蛋白加工过程。(3)mRNA多聚腺苷化或选择性多聚腺苷化可共同调控拟南芥和盐芥盐胁迫过程基因的表达。拟南芥盐胁迫DE基因中有68.1%的基因也是DE-PAC基因,42.2%是差异 APA(differentially expressed APA,缩写 DE-APA)基因;盐芥中差异表达的基因中有53.8%的基因为DE-PAC基因,有29.3%的基因为DE-APA基因。由此可以说明盐胁迫条件下多聚腺苷化及选择性多聚腺苷化与基因表达关系十分密切。(4)盐胁迫条件下拟南芥和盐芥倾向于使用远端poly(A)位点,盐芥受APA影响较小。无论是拟南芥还是盐芥,盐胁迫条件下位于3’非翻译区(3,untranslated region,缩写3’UTR)变长的基因数目多于变短的基因数目,具有显著差异的基因数目也更多,说明盐胁迫条件下拟南芥和盐芥倾向于使用远端poly(A)位点。拟南芥3’UTR长度变化的基因数远大于盐芥,说明盐芥受APA影响较小。在拟南芥和盐芥中,mRNA加工元件如剪切因子位点发生APA变换(switching)的变化和多聚腺苷化因子PCFS5和CstF50的基因表达变化可能影响拟南芥和盐芥对poly(A)位点的选择。(5)选择性多聚腺苷化在调节拟南芥和盐芥盐胁迫响应过程中的作用是有共性也有差异的。通过对盐芥特异表达的PAC基因与拟南芥在盐处理条件下特异表达的PAC基因进行比较,结果发现有26个基因有重叠现象,而且这些基因无论是以拟南芥的基因为背景还是以盐芥的基因为背景,都能显著富集至细胞缺水反应、ABA反应及转录因子活性等GO(Gene Ontology,缩写GO)term中;然而拟南芥特异表达的PAC基因数量远大于盐芥,说明了选择性多聚苷化在调节拟南芥和盐芥盐胁迫过程仍存在较大差异。