摘要
烟草作为重要的经济作物之一，其生长阶段对低温较为敏感。本研究利用冷敏感品种PVH06及冷钝感品种NC102为试验材料，并对PVH06及NC102露白的种子进行4℃低温引发，待烟苗正常生长至五叶一心后再次进行低温（4℃）胁迫，通过对其生理生化变化、转录组及代谢组的分析，初步揭示了经过种子引发后的烟苗与低温抗性相关的一些关键基因及代谢产物。对未来如何提高烟苗的抗寒性提供了理论基础。主要研究结果如下: （1）在低温胁迫12h时，观察到无论是冷敏感品种PVH06还是冷钝感品种NC102,正常生长的烟苗（CK）与经过种子低温引发后的烟苗（SCS）均出现了明显的表型差异。通过对这两个品种CK及SCS处理下的烟苗进行相对含水量的测定分析发现，CK处理下的烟苗比SCS处理下的烟苗下降的更为显著;通过对丙二醛含量、过氧化氢含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、脯氨酸含量等指标的分析，发现PVH06及NC102，在CK及SCS处理中以上指标均上升，其中，超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、脯氨酸含量指标在SCS处理下比在CK处理下上升的更加显著。综合抗寒表型及上述生理参数变化趋势可得，无论是冷敏感品种还是冷钝感品种，经过种子低温引发后的烟苗抗寒性有所增强。 （2）对低温胁迫12h时的烟苗进行转录组测序分析，在12个样本共获得92.88GbCleanData,Q30碱基百分比在93.43％以上，平均GC含量为43.49％。在PVH06（处理PSvs对照PC）中共检测到7,729个差异表达基因，NC102（处理NSvs对照NC）中共检测到4,371个差异表达基因。KEGG富集分析结果表明，在PSvsPC、NSvsNC中，基因在谷胱甘肽代谢、MAPK信号通路和植物与病原体的相互作用中显著富集。 （3）种子低温引发后，在低温胁迫下诱导了烟苗体内一些与防御相关的差异基因的表达，如GST、WRKY33、HSP90B、HSP90A等。在PSvsPC、NSvsNC中这些基因发生了上调或下调，这些基因的变化说明种子低温引发后引起了烟苗对低温的防御反应。 （4）代谢组分析发现，在PSvsPC、NSvsNC中一些与防御及免疫相关的差异代谢物在氨基酸代谢，苯丙烷生物合成通路及烟酸和烟酰胺代谢通路中富集。包括4-乙烯基苯酚、反式肉桂酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、烟酰胺、谷胱甘肽等，这些差异代谢物的变化说明抗氧化防御途径在种子低温引发后被激活，并引发了烟草对冷胁迫的免疫反应。 （5）经转录组及代谢组的综合分析发现，与冷胁迫响应相关的一些基因及代谢物在植物激素信号转导通路及脯氨酸代谢通路中共同富集，在植物激素信号转导通路中脱落酸及茉莉酸信号途径均参与了烟苗的冷胁迫响应，并在应对冷胁迫时发挥了突出作用。低温胁迫后，无论是PVH06还是NC102,经过低温引发后的烟苗脯氨酸含量均有所增加。这些基因以及代谢物的变化在一定程度上也表明经过种子低温引发后的烟苗抗逆性增强。 综上所述，种子低温引发后引起了烟苗的生理反应及烟苗体内的转录及代谢重编程，使得烟苗对低温的适应性增强，抗寒能力有所提高。
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