摘要
目的:太子参(Pseudostellariaheterophylla)是典型的根茎类药材，其块根外观形态及药用成分的积累是评价太子参质量的重要指标。脱落酸(AbscisicAcid,ABA)作为一种植物激素，能够参与调控植物一系列根的生长发育过程。本研究旨在明确脱落酸对太子参块根发育及次生代谢物合成的影响，并揭示脱落酸调控太子参块根品质形成的分子机制。 研究方法:本研究设计了四个处理组，分别为CK组、ABA组、ABA_SU组和SU组。通过制作块根石蜡切片、淀粉电镜和粒度分析等方法，研究外源脱落酸处理对太子参块根不同发育部位细胞形态的影响变化和淀粉积累的差异。应用多组学分析方法，包括转录组学、蛋白组学和代谢组学，探索外源脱落酸响应的差异基因、差异蛋白和差异代谢物的功能和响应机制。进一步对关键通路进行挖掘与分析，以深入阐明太子参块根发育和次生代谢物合成的分子机制。此外，还进行了转录因子的挖掘分析，以揭示脱落酸调控太子参块根发育的关键调控因子。 结果:1.形态结构特征分析结果表明，ABA处理通过增强木质部细胞的横向分裂能力，使得木质部细胞数量增加，以及增强次生木质部细胞的纵向扩张和淀粉粒数积累，最终促进太子参块根的膨大发育。 2.多糖类物质积累分析结果显示，ABA处理能够促进太子参块根淀粉的积累，并且下调可溶性多糖的含量，这两类多糖在脱落酸的调控下交互积累。 3.转录组和蛋白组分析结果显示，脱落酸响应的差异基因和蛋白均显著富集到“淀粉代谢过程”。ABA处理增强了太子参块根内源脱落酸(PhNCEDs、PhAAO3）、赤霉素(PhGA2oxs)、乙烯(PhACO5、PhACS)和茉莉酸(PhLOXs、PhAOS1、PhOPR1）的生物合成途径关键基因或蛋白的表达。此外，ABA处理还增强了生长素(PhAUX1-2、PhIAA1、PhGH3-1、PhSAUR12)、细胞分裂素(PhB-ARR1、PhA-ARR1）、脱落酸(PhPP2Cs、PhABF3、PhSnRK2)、油菜素内酯(PhBSK3、PhBZR1)和水杨酸(PhPR1)信号转导途径关键基因或蛋白的表达。这些激素间可能存在交互作用，共同调控太子参块根的发育过程。此外，ABA处理能够增强初生细胞壁重塑中扩展蛋白相关基因或蛋白(PhEXPAs、PhEXPB2、PhEXPA1),以及木葡聚糖糖基转移酶/水解酶相关基因(PhXTH/XETs)的表达，从而调节太子参块根细胞结构形态变化。同时，ABA处理也能够增强次生细胞壁形成中木质素生物合成相关基因或蛋白(PhPAL1、PhCCoAOMT2、PhCAD1、PhPAL2)的表达，从而调节太子参块根细胞结构形态变化。此外，ABA处理还增强了淀粉粒形成基因或蛋白(PhSUTs、PhSusy4、PhGBSSⅡ、PhGBSSⅡ、PhSSI1、PhSusys、PhADPases)的表达，促进太子参块根淀粉积累，从而促进块根的膨大发育。此外，转录因子挖掘分析显示，3个PhGRASs、3个PhTCPs、4个PhNACs、5个PhbZIPs、6个PhbHLHs、11个PhWRKYs、13个PhAP2/ERFs、22个PhMYBs转录因子可能在脱落酸调控太子参块根发育过程中发挥重要的调控作用。 4.代谢组分析结果显示，脱落酸调控的代谢途径主要涉及“脂质代谢”和“糖类代谢”途径。ABA处理增强了脂质生物合成途径中PhFAD2-2、PhFAD3s、PhGPAT3基因或蛋白的表达，主要促进PC类脂质的合成。在可溶性多糖方面，ABA通过调节翻译后水平上的多糖生物合成途径中PhGAE、PhGPMM和PhFRK2蛋白的表达来下调可溶性多糖含量。此外，ABA处理还增强了皂苷生物合成上游途径(PhDXS)基因的表达，从而调节皂苷的生物合成过程。 结论:本研究明确了外源脱落酸对太子参块根发育和次生代谢物合成的调控作用，初步揭示了脱落酸调控太子参块根品质形成的分子机制，为帮助实现太子参内在质量及外观形态优秀的共同发展提供了理论参考。
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