摘要
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10110个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),其中4438个上调表达、5672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.
基金项目
贵州省烟草公司贵阳市公司科技项目(筑烟科技20192号)
湖南中烟工业有限公司基金(202043000934131)
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