Wheat (T. aestivum L.) is the second most important staple food crop consumed in the form of various end-use products across the world. However, it contains lower concentrations of Fe and Zn leading to micronutrient deficiency in human beings where wheat is the sole diet. Therefore, increasing grain Fe/Zn content in wheat has become priority in wheat breeding programmes across the world. Understanding the molecular mechanism of Fe/Zn transport and accumulation in grains is required to expedite the breeding process. For this purpose, whole seedling transcriptome analysis was conducted in four wheat genotypes (CRP 1660, Sonora 64, Vinata, : high, and DBW17: low) differing in grain Fe/Zn content under controlled and Fe/Zn deficient conditions. Twenty eight key transcripts involved in phytosiderophore biosynthesis, Fe/Zn uptake and transport were identified. Expression analysis of 12 of the transcripts using qPCR was conducted in seedling stage and flag leaf which exhibited greater differential accumulation in CRP 1660 followed by Vinata, Sonora 64 and DBW 17 in both flag leaf and seedling. However, there was significantly higher differential accumulation of the transcripts in flag leaf as compared to seedling. In CRP 1660, transcripts pertaining to phytosiderophore biosynthesis like DMAS1-B, NRAMP2 and NAAT2-D showed greater accumulation. Additionally, corresponding miRNAs were also identified for these 28 transcripts. The findings will help in better understanding of molecular basis of Fe/Zn transport and accumulation in grain and subsequent utilization in breeding to improve Fe/Zn content in wheat grain.

中文翻译：

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鉴定与铁和锌在六倍体小麦（T. aestivum L.）中的有效运输和积累相关的转录本。

小麦（T. aestivum L.）是世界上第二重要的主食作物，以各种最终用途产品的形式消费。但是，它含有较低浓度的铁和锌，导致人类仅以小麦为食，微量营养素缺乏。因此，提高小麦中的铁/锌含量已成为世界范围内小麦育种计划的重点。需要了解铁/锌在谷物中运输和积累的分子机制，以加快育种过程。为此，在受控和缺铁缺锌的条件下，对四种小麦基因型（CRP 1660，Sonora 64，Vinata ，：高，而DBW17：低）进行了全苗转录组分析，这些小麦基因型不同。参与植物铁载体生物合成的二十八个关键转录物，确定了铁/锌的吸收和运输。在苗期和旗叶中使用qPCR进行了12种转录物的表达分析，这些旗叶在CRP 1660中表现出更大的差异积累，其后在旗叶和幼苗中均表现出Vinata，Sonora 64和DBW 17的差异。然而，与幼苗相比，旗叶中转录本的差异积累明显更高。在CRP 1660中，与植物铁载体生物合成有关的转录本（例如DMAS1-B，NRAMP2和NAAT2-D）显示出更大的积累。此外，还为这28个转录本鉴定了相应的miRNA。这些发现将有助于更好地了解谷物中铁/锌运输和积累的分子基础，以及随后在育种中的利用，以提高小麦籽粒中铁/锌的含量。在苗期和旗叶中使用qPCR进行了12种转录物的表达分析，这些旗叶在CRP 1660中表现出更大的差异积累，其后在旗叶和幼苗中均表现出Vinata，Sonora 64和DBW 17的差异。然而，与幼苗相比，旗叶中转录本的差异积累明显更高。在CRP 1660中，与植物铁载体生物合成有关的转录本（如DMAS1-B，NRAMP2和NAAT2-D）显示出更大的积累。此外，还为这28个转录本鉴定了相应的miRNA。这些发现将有助于更好地了解谷物中铁/锌的运输和积累的分子基础，以及随后在育种中的利用，以提高小麦籽粒中铁/锌的含量。在苗期和旗叶中使用qPCR进行了12种转录物的表达分析，这些旗叶在CRP 1660中表现出更大的差异积累，其后在旗叶和幼苗中均表现出Vinata，Sonora 64和DBW 17的差异。然而，与幼苗相比，旗叶中转录本的差异积累明显更高。在CRP 1660中，与植物铁载体生物合成有关的转录本（例如DMAS1-B，NRAMP2和NAAT2-D）显示出更大的积累。此外，还为这28个转录本鉴定了相应的miRNA。这些发现将有助于更好地了解谷物中铁/锌的运输和积累的分子基础，以及随后在育种中的利用，以提高小麦籽粒中铁/锌的含量。