Generally, the abiotic stresses mainly include drought, high salinity, water deficiency, radiation, acidity, and low or high temperature.
在自然界中，植物不斷受到不利的非生物環(huán)境條件的挑戰(zhàn)，例如干旱、高溫、寒冷、營養(yǎng)缺乏以及土壤中過量的鹽分或有毒金屬。這些非生物脅迫限制了全球對耕地的利用，并對作物生產(chǎn)力產(chǎn)生了負面影響。因此，了解植物如何感知脅迫信號并適應不利的環(huán)境條件對于全球糧食安全至關重要。
轉錄組在非生物脅迫研究中運用十分普遍，雖然不同的脅迫機制存在差異，但運用轉錄組技術進行研究的思路普遍相似，關鍵在于探究抗性差異的調控機制。
01 油菜溫度脅迫研究
文章題目：Transcriptional profiling reveals changes in gene regulation and signaling transduction pathways during temperature stress in wucai (Brassica campestris L.)
發(fā)表刊物：BMC Genomics
發(fā)表時間：2021年9月
研究內(nèi)容：研究通過設立低溫（LT）、高溫（HT）和對照組，探究五彩油菜對溫度的響應機制。
結果：
（1）根據(jù)轉錄組學研究，與對照組相比，HT和LT中差異表達基因的數(shù)量分別為10702和7267。
（2）為了進一步研究五彩油菜對溫度反應的關鍵基因。對差異基因進行GO和KEGG注釋，結果表明光合作用和光合作用天線蛋白途徑在五彩油菜溫度響應機制中十分重要。而且進一步發(fā)現(xiàn)，高溫緩解極大地限制了光合作用途徑中重要基因的表達，而低溫會導致此途徑某些關鍵基因表達上升。綜上，五彩幼苗在低溫條件下表現(xiàn)出比高溫調節(jié)更好的光合性能。
根據(jù)上述結果，研究推測在低溫脅迫下，植物通過上調光合作用基因的表達從而得到更高的耐冷性。相反高溫脅迫則抑制了關鍵基因的表達，削弱了植物的自我調節(jié)能力。
02 水稻干旱脅迫研究
文章題目：Variety-specific transcript accumulation during reproductive stage in drought stressed rice
發(fā)表刊物：Physiol Plant
發(fā)表時間：2021年10月
研究內(nèi)容：對進行干旱處理的N22（耐旱）和IR64（干旱敏感）植物抽穗階段組織（葉、花和根）進行轉錄組測序并比較分析。
結果：
（1） 發(fā)現(xiàn)N22的差異表達基因數(shù)量幾乎是IR64的兩倍。許多差異表達基因與干旱相關的QTL中定位。這些QTL參與谷物的產(chǎn)量與耐旱性，也與耐旱性和關鍵的干旱相關植物性狀有關。
（2）差異基因的共表達分析 揭示了幾個已知參與干旱脅迫的關鍵基因。同時發(fā)現(xiàn)1366個差異基因在相似的干旱條件下，在兩個水稻品種中表現(xiàn)出完全相反的調控模式。
（3）這些品種特異性差異基因與1300多個基因發(fā)現(xiàn)相互作用。其中包括32個與其他品種特異性差異基因存在相互作用的基因。這些基因的啟動子區(qū)域在兩個水稻品種間也存在序列差異。這表明了轉錄調控差異對于植物發(fā)展耐旱性的重要性。基于序列的變異（啟動子）可以部分解釋獨特的品種特異性轉錄行為。
03 水稻鹽脅迫研究
文章題目：Transcriptional Changes in the Developing Rice Seeds Under Salt Stress Suggest Targets for Manipulating Seed Quality
發(fā)表刊物：Front Plant Sci
發(fā)表時間：2021年12月
研究內(nèi)容：文章探究了鹽脅迫下水稻種子質量的變化，與普通土地種植相比，在鹽富集區(qū)域種植的粳稻Samgwang的種子中鈉、鎂、鉀等礦物質積累大大增加，產(chǎn)量降低，抽穗延遲，粒重下降。因此，研究使用RNA-seq技術對在高鹽土地和正常土地生長的發(fā)育中的種子進行了轉錄組分析。
結果：
（1）GO富集分析表明，上調基因與氨基酸、木質素、多糖和幾丁質等生物分子的代謝以及應激反應密切相關。
（2）通過對代謝通路分析，上調基因參與脫落酸和褪黑激素的生物合成途徑以及海藻糖、棉子糖和麥芽糖與生態(tài)脅迫的關系。
（3）在鹽脅迫下發(fā)育中的種子上調的轉錄因子包括bHLH、MYB和熱休克蛋白等
這些可以做為鹽脅迫下種子質量調控的潛在目標。研究目的在為闡明鹽脅迫下種子響應機制與種子質量下降之間的關系提供有用的參考，為鹽脅迫下種子質量的改善提供潛在策略。
04 苜蓿堿脅迫研究
文章題目：Physiological and transcriptomic analyses reveal novel insights into the cultivar-specic response to alkaline stress in alfalfa (MedicagosativaL.)
發(fā)表刊物：Ecotox Environ Safe
發(fā)表時間：2021年11月
研究內(nèi)容：研究使用了對堿性條件具有不同敏感性的兩種紫花苜蓿品種進行了生理和轉錄組學分析。堿敏品種Algonquin（AG）經(jīng)堿處理后葉綠素含量和地上部鮮重急劇下降，而耐堿品種Gongnong No.1（GN）保持相對穩(wěn)定的生長和葉綠素內(nèi)容。
結果：
（1）生理分析表明，與AG相比，GN的Ca/Mg離子含量較高；堿性條件下ca/Mg/Na離子、脯氨酸和可溶性糖的比值以及過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）的活性降低。
（2）轉錄組學分析確定兩個品種之間的三類堿反應差異表達基因；48個基因在兩個品種（CAR）中普遍誘導，574個基因來自耐受品種（TAR），493個基因來自敏感品種（SAR）。
（3）GO和KEGG分析表明，CAR基因主要參與苯丙烷類生物合成、脂質代謝以及DNA復制和修復；TAR基因在代謝途徑、次生代謝物的合成、MAPK信號通路、黃酮類和氨基酸的生物合成富集；SAR基因特別富含維生素B6代謝。
本研究為苜蓿耐堿機制研究提供了新見解。
為了承受環(huán)境脅迫，植物進化出相互關聯(lián)的調節(jié)途徑，使它們能夠及時響應和適應環(huán)境。非生物脅迫條件影響植物生理學的許多方面并引起細胞過程的廣泛變化。而對非生物脅迫后植物抗性機制的的研究則對后續(xù)育種等具有巨大意義。對于脅迫研究往往以構建“逆境”環(huán)境，尋找“差異性狀”，探究“差異變化”的形式進行，通常結合生理試驗，以生理指標差異為源頭進行植物抗逆研究，再運用轉錄組技術，在轉錄調控層面尋找抗逆的關鍵節(jié)點或基因再進行后續(xù)研究。
參考文獻：
1.Yuan, Lingyun et al. “Transcriptional profiling reveals changes in gene regulation and signaling transduction pathways during temperature stress in wucai (Brassica campestris L.).” *BMC genomics *vol. 22,1 687. 22 Sep. 2021, doi:10.1186/s12864-021-07981-9
2.Gour, Pratibha et al. “Variety-specific transcript accumulation during reproductive stage in drought-stressed rice.” Physiologia plantarum, 10.1111/ppl.13585. 15 Oct. 2021, doi:10.1111/ppl.13585
3.Lee, Choonseok et al. “Transcriptional Changes in the Developing Rice Seeds Under Salt Stress Suggest Targets for Manipulating Seed Quality.” Frontiers in plant science vol. 12 748273. 8 Nov. 2021, doi:10.3389/fpls.2021.748273
4.Wei, Tian-Jiao et al. “Physiological and transcriptomic analyses reveal novel insights into the cultivar-specific response to alkaline stress in alfalfa (Medicago sativa L.).” Ecotoxicology and environmental safety, vol. 228 113017. 22 Nov. 2021, doi:10.1016/j.ecoenv.2021.113017
