遮阴对地黄块根性状、光合特性及基因转录的影响

作者：王丰青; 李欣容; 杨超飞; 智惊宇; 张雪丽; 古力; 谢彩侠; 张重义^*

来源：中草药, 2019, 50(18): 4419-4429.

• 地黄
• 遮阴
• 块根
• 膨大
• 基因表达

目的分析遮阴对地黄块根性状和叶片光合特性的影响,并通过转录组测序阐明遮阴抑制地黄块根膨大的分子机制。方法对地黄进行全光照、60%遮阴、90%遮阴处理,测块根性状及光合特性。利用高通量测序技术对90%遮阴处理和自然光照的地黄块根进行转录组测序,筛选差异表达的基因,同时,利用实时荧光定量PCR对部分基因在根和叶中的表达特性进行分析。结果遮阴后块根长度、直径和单株块根产量均显著降低,90%遮阴处理块根几乎不膨大。地黄块根中薄壁细胞层数减少,导管比例升高。随遮阴程度增加叶绿素a、b及总叶绿素含量逐渐降低,光合能力下降。转录组分析共获得3 348个差异表达的基因,其中1 396个下调,1 952个上调;通过KEGG代谢通路富集分析,将遮阴后差异表达的1 668个基因(53.4%)富集到117个代谢通路中,其中17个代谢通路富集达到显著水平。植物激素信号传导通路最先得到富集,其次是植物病原菌互作通路,苯乙醇苷生物合成通路、淀粉和蔗糖代谢通路也得到了显著富集。在激素信号通路中,多数基因上调表达。遮阴后差异表达的16个扩展蛋白基因中11个下调表达,仅有5个上调表达,与淀粉降解有关的2个β-淀粉酶基因(Bmy)基因均上调表达,而蔗糖磷酸合成酶基因(SPS)下调表达,参与木质素合成的多数基因下调表达,纤维素合成基因多数上调表达。结论遮阴后地黄光合能力下降,光合产物减少,地黄通过一系列激素通路基因的差异表达对遮阴作出响应调控,使块根膨大受阻。

• 单位
  河南中医药大学; 福建农林大学; 河南农业大学