Transcriptomic and proteomic profiles of II YOU 838 ( Oryza sativa ) provide insights into heat stress tolerance in hybrid rice

转录组 生物 热休克蛋白 热冲击系数 热冲击 转录因子 基因 水稻 细胞生物学 基因表达 高铁F1 遗传学 热休克蛋白70
作者
Yan Wang,Yang Yu,Min Huang,Peng Gao,Hao Chen,Mianxue Liu,Qian Chen,Zhirong Yang,Qun Sun
出处
期刊:PeerJ [PeerJ, Inc.]
卷期号:8: e8306-e8306 被引量:22
标识
DOI:10.7717/peerj.8306
摘要

Heat stress is an increasing threat to rice production worldwide. To investigate the mechanisms of heat tolerance in hybrid rice and their contributions to rice heterosis, we compared the transcriptome of the hybrid rice II YOU 838 (II8) with the transcriptomes of its parents Fu Hui 838 (F8) and II-32A (II3) after heat stress at 42 °C for 0 h, 24 h, 72 h and 120 h. We also performed a proteomic analysis in II8 after heat stress at 42 °C for 24 h. The transcriptome data revealed time-dependent gene expression patterns under the heat stress conditions, and the heat stress response of II8 was greatly different from those of its parents. Gene ontology analysis of the differentially expressed genes that were clustered using k -means clustering showed that most of the up-regulated genes were involved in responses to stimuli, cell communication, and metabolic and transcription factor activities, whereas the down-regulated genes were enriched in photosynthesis and signal transduction. Moreover, 35 unique differentially abundant proteins, including a basic helix-loop-helix transcription factor (bHLH96), calmodulin-binding transcription activator, heat shock protein (Hsp70), and chaperonin 60 (CPN60), were detected in the proteomic analysis of II8 under heat stress. The co-regulatory analysis revealed novel genes and pathways involved in heat tolerance, namely, ferredoxin-NADP reductase, peroxidases, mitogen-activated protein kinase kinase kinase, and heat shock factor (HSF)–Hsp network. Members of the Hsp and HSF families had over-dominant expression patterns in the hybrid compared with its parents, to help maintain the higher photosynthesis and antioxidant defense systems in the hybrid. Our study suggests that the complex HSF–Hsp regulatory network contribute to the heat tolerance of the hybrid rice.

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