分枝在植物形态建成中扮演着重要的角色，分枝由腋芽发育而成，腋芽的生长发育是十分复杂的过程，受到内源和外源因素调控。烟草（Nicotianatabacum）是一种科研模式植物和广泛栽培的经济作物，其腋芽的休眠、萌发及侧枝的生长发育对烟草的产质量将会产生非常重要的影响。为此，本研究对烟株打顶后在叶腋处施加不同浓度（1、10和50μmol?L?1）的独脚金内酯类似物GR24溶液，研究不同浓度的GR24溶液对烟草不同节位之间腋芽和侧枝生长的影响及不同节位腋芽和侧枝及对应叶片的抗氧化代谢、碳代谢的调控效应，解析独脚金内酯对腋芽休眠与萌芽生长的位置效应和浓度效应，在此基础上应用RNA-Seq技术，分别对打顶后烟草腋芽不同发育时期和独脚金内酯对烟草腋芽影响的转录组学分析，从转录组角度揭示烟草腋芽生长发育和独脚金内酯对烟草腋芽生长影响的分子调控机制，以期为烟草侧枝发育研究和侧枝控制途径提供一定的理论基础。研究结果如下： （1）1和10μmol?L?1GR24溶液处理后烟草第1~6节位腋芽的萌芽率分别显著低于对照24.44%~30.00%和37.50%~44.00%，而50μmol?L?1GR24溶液处理与对照差异不显著。独脚金内酯处理后，K326和云烟87第1~6节位的腋芽长度总体低于对照，在第1~3节位K326和云烟87腋芽中分别以50和1μmol?L?1的GR24效果最佳，在第4~6节位K326和云烟87腋芽中分别以10和50μmol?L?1的GR24效果最佳。独脚金内酯处理后烟草腋芽第1~3节位的鲜重也均低于对照。可见独脚金内酯对烟草腋芽的萌发、伸长和鲜重均有一定的抑制作用，并存在浓度效应和位置效应，对不同品种间腋芽伸长的影响也存在一定的差异。 （2）不同浓度的独脚金内酯处理下侧枝的CAT活性均不同程度的增加，在第1~3节位相比对照增加了0.31~4.97倍，侧枝PPO活性在3个节位均低于对照。10和50μmol?L?1的GR24处理下第3节位侧枝PAL活性高于对照，而POD和SOD活性与对照无显著性差异。独脚金内酯处理后叶片PPO活性整体低于对照。可见独脚金内酯处理后提高了侧枝CAT活性，一定程度的抑制了侧枝和叶片PPO活性。 （3）独脚金内酯处理下，烟草第3节位侧枝蔗糖、可溶性糖和果糖含量及SPS和INV酶活性均高于对照，同时提高了第1节位侧枝?-淀粉酶和第2节位?-淀粉酶活性。独脚金内酯处理后烟草叶片的淀粉、果糖、蔗糖及第1、2节位可溶性糖含量低于对照，但均高于侧枝。可见独脚金内酯有利于提高第3节位侧枝糖含量及相关酶活性，对调控侧枝和叶片的源库运输有一定的作用。 （4）基于烟草腋芽及侧枝不同发育时期的转录组分析表明，0d与2d共有3355个差异基因表达，0d与6d共有6825个差异基因表达，2d与6d共有5407个差异基因表达。3个比较组共有的756个基因中筛选到6个与抗氧化代谢相关基因，如PER52、PRP1和SODB等，还筛选到16个与碳代谢相关的基因，如SS、SPS、SUS6、BAM7和SWEET1等。GO富集分析表明，差异表达基因主要富集的生物进程和代谢通路有：单细胞组织、细胞和催化活性等途径上，其中CK_0vsCK_6比较组富集的基因较其他比较组最多。Pathway显著富集于代谢途径、次生代谢物生物合成以及植物激素信号转导等途径，其中在植物激素信号转导途径中注释到玉米素合成中CRE1、AHP、B-ARR和A-ARR基因的表达。此外，qRT-PCR检测结果也证实了RNA-Seq分析结果的可靠性。 （5）独脚金内酯处理和未处理的腋芽及侧枝转录分析结果显示，在CK_2VSGR_2和CK_6VSGR_6比较组中分别鉴定出332和1193个基因。GO富集分析表明，差异基因多数富集于细胞过程、单细胞组织、代谢过程和生物调节途径上。Pathway显著富集于内质网蛋白加工、二萜生物合成、代谢途径和次生代谢物生物合成等途径。在处理2d时，注释到赤霉素相关基因GA2OX2和玉米素生物合成相关基因与ZOX1与对照相比呈下调表达。对独脚金内酯相关基因表达情况进一步分析发现，烟草腋芽及侧枝中与独脚金内酯合成相关基因有CCD7和D27，与独脚金内酯信号转导相关基因有MAX2、D14、DAD2和SMAX1，且外源独脚金内酯处理6d时，能够促进芽内SMAX1、D14、DAD2、CCD7和D27基因的表达。
NETL
