摘要
烟草(Nicotiana tabacum)作为重要的叶用经济作物，其产量和品质受到侧枝发育的影响。侧枝的生长受遗传、环境和植物激素等因素影响，其中脱落酸(Abscisic acid，ABA)是重要的调控因子之一，但其调控侧枝生长的机制尚不清楚。为此，探索ABA对烟草侧枝生长的调控机理，对于理解烟草侧枝的生长发育过程至关重要。本研究以烤烟品种K326为研究对象，研究打顶后外源ABA对不同发育时期和节位烟草侧枝伸长及ABA相关基因和侧枝发育相关基因表达的影响。同时，利用转录组和代谢组技术，探究 ABA对烟草侧枝发育的调控机制，并挖掘烟草侧枝中ABA响应关键基因和代谢物。最后，在田间验证ABA对烟草侧枝的抑制作用。本研究主要结果如下： (1) 确定ABA在烟草侧枝生长中扮演负调控角色。苗期和盆栽试验表明，打顶后烟草侧枝长度显著增加，ABA处理则明显抑制了侧枝的伸长，且在各个不同时间段和不同节位均表现出抑制效果；同样田间试验也发现，打顶后不同浓度ABA对烟草侧枝有一定的抑制作用。 (2) ABA处理显著影响了烟草侧枝发育相关基因和ABA相关基因的表达，从而调节了侧枝的形成和伸长。施用ABA后，烟草侧枝中的ABA合成基因(NtAAO3和NtNCED3)、ABA信号转导基因(NtPP2C)、侧枝发育基因(NtD14和NtBRC1)以及MADS-box基因(NtMADS19)表达上调。与此同时，ABA分解代谢基因(NtCYP707A1和NtCYP707A4)、ABA信号转导基因(NtSNRK2)以及侧枝发育基因(NtCUC3)的表达呈下调趋势。 (3) ABA处理下烟草侧枝生长的转录组和代谢组分析发现，不同比较组共有2 645个DEGs和185个DEMs。转录因子和新基因的鉴定结果显示，WRKY、NAC、LOB和MADS等转录因子家族的基因表达水平在ABA处理下有显著差异。40个新基因在烟草侧枝中表达水平也有显著差异，其中M1(MSTRG.34310)和M2(MSTRG.36537)的差异倍数最大，分别被ABA显著上调和下调。KEGG富集分析显示，谷胱甘肽代谢通路、类黄酮生物合成通路和植物激素转导通路上的DEGs和DEMs数量多且表达差异显著。相关性分析显示，ABA相关基因与侧枝发育相关基因NtCUC3、NtLAX、NtD14、NtBRC1和NtLS之间存在显著相关性，尤其是D14与ABA相关基因的关系密切。DEGs和DEMs联合分析发现，在谷胱甘肽代谢和类黄酮生物合成通路中，基因表达变化与代谢物含量变化趋势基本一致。相关性网络分析发现NAC(ncbi_107769045)和WRKY(ncbi_107763775)与谷胱甘肽代谢物和基因高度相关，而新基因M2在DEGs和TF的调控网络中起重要作用，特别是与NtMADS53呈极显著相关，因此M2和NtMADS53被认为是响应ABA调控烟草侧枝的关键候选基因。
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