外源赤霉素和多效唑诱导蓖麻伸缩茎节的转录组分析

代梦媛; 高梅; 胡尊红; 胡学礼; 杨谨; 李文昌; 《西南农业学报 》 2024 北大核心 CSCD

摘要：【目的】旨在探索调控蓖麻株高生长的关键代谢通路及基因，以期为通过分子育种技术培育出理想株型的蓖麻新品种提供基因资源与理论依据。【方法】以外源赤霉素诱导蓖麻伸长茎节和多效唑诱导缩短茎节，通过转录组测序分析赤霉素处理后(GA vs CK)和多效唑处理后(PAC vs CK)的差异表达基因。【结果】赤霉素处理显著诱导1539个基因的差异表达，其中619个基因上调，920个基因下调；而多效唑处理则导致786个基因的差异表达，包括380个上调基因和406个下调基因。GO富集分析表明，这些差异表达基因主要富集于细胞组分构建、生物合成过程、信号传导及转录调控等关键生物学过程。特别值得注意的是，赤霉素氧化酶基因RcGA2ox7、RcGA2ox3在赤霉素处理下显著上调，而RcGA20ox3和RcGA20ox4则在多效唑处理下上调，这些基因通过调控体内活性赤霉素浓度，响应外源赤霉素和多效唑作用。KEGG富集分析结果显示，两组差异表达基因的主要富集通路包括植物激素信号传导途径、淀粉和蔗糖代谢途径以及苯丙烷类生物合成途径。在植物激素信号传导途径中，生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯等多种激素相关基因均表现出显著的差异表达。在苯丙烷类生物合成途径中，催化单木质醇聚合为大分子木质素的过氧化物酶基因28320.t000063和30015.t000008响应赤霉素处理下调表达，响应多效唑处理上调表达。GA处理导致类黄酮合成途径的主要基因上调表达，PAC处理与之相反，GA处理促进类黄酮生物合成增加，导致木质素合成减少。【结论】通过转录组测序分析，成功筛选出一批可能参与蓖麻株高调控的关键基因，包括赤霉素氧化酶基因、生长素信号传导基因、木质素合成过程中的过氧化物酶基因以及类黄酮合成基因。这些发现不仅为揭示蓖麻株高调控的分子机制提供重要依据，也为未来通过基因编辑或分子育种技术优化蓖麻株型奠定基础。另外，由于外源赤霉素会干扰蓖麻生长发育，产生不利影响，蓖麻生产中应避免施用赤霉素。

关键词： 蓖麻 株高 转录组分析 激素信号传导 苯丙烷类生物合成