农业生物技术学报

作者：张霞, 李国明, 李斌华, 陈燕, 陆引罡, 刘丽

单位：1 贵州大学 农学院,花溪 550025;2 湖南中烟工业有限责任公司,长沙 410014

关键词：烟叶,遮阴,转录组测序,光合作用,叶绿素,

基金：贵州省烟草公司贵阳市公司科技项目(筑烟科技{2019}2 号); 湖南中烟工业有限公司基金(202043000934131)

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 10 110 个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),其中4 438 个上调表达、5 672 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(photosystem Ⅰ, 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。

来源：2023年第5期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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