基于转录组测序的上部烟叶遮阴响应解析

作者：张霞; 李国明; 李斌华; 陈燕; 陆引罡^*; 刘丽^*

来源：农业生物技术学报, 2023, 31(05): 968-978.

• 烟叶
• 遮阴
• 转录组测序
• 光合作用
• 叶绿素

烟草(Nicotiana tabacum)为喜光作物，遮阴可影响其生长。为深入了解烟草遮阴胁迫下的响应机制，探讨遮阴对烟草叶片光合生理的影响及烟叶转录组的变化，本研究以’云烟87’为供试材料，对自然光照和40%遮光率两个处理组进行烟叶中叶绿素含量和光合参数的测定，并对烟叶进行转录组测序。结果表明，与对照比较，遮光处理组上部烟叶的光合色素—叶绿素a (chlorophyll a, Chla)、Chlb、类胡萝卜素、Chla+Chlb含量增加(P<0.05),Chla/Chlb没有显著变化；光合参数—净光合速率(net photosynthetic rate,Pn)显著下降(P<0.05)，气孔导度(stomatal conductance, Gs)、蒸腾速率(transpiration rate, Tr)和胞间CO2浓度(intercellular CO2 concentration, Ci)没有显著变化。转录组数据分析显示，对照组和遮光处理组之间共有10 110个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)，其中4 438个上调表达、5 672个下调表达。GO分析显示，DEGs与结合、催化活性、细胞部分、膜部分、细胞过程、代谢过程等条目密切相关。KEGG分析显示，DEGs主要富集在光合作用-天线蛋白、植物激素信号转导、吞噬体、谷胱甘肽代谢、淀粉和蔗糖代谢、甘油脂代谢、卟啉和叶绿素代谢等代谢通路。对于光合作用相关基因，遮光处理提高光系统Ⅰ(photosystemⅠ, PSA)和光系统Ⅱ(photosystemⅡ, PSB)的部分基因表达，而PsaB、PsbS、PsbR等基因下调表达，与光合电子传递途径及F型ATP酶相关的基因下调表达；对于卟啉和叶绿素代谢相关基因，与叶绿素合成相关的基因均上调表达，与叶绿素降解相关的基因下调表达。qRT-PCR验证实验结果显示，DEGs的表达趋势与RNA-seq结果高度一致。本研究为抗逆分子在烟草种植和新品种选育中的应用提供实验依据。

• 出版日期2023
• 单位湖南中烟工业有限责任公司; 贵州大学