弱光胁迫影响甘蔗叶片内源激素的平衡和分蘖进程

光是甘蔗生长发育的重要环境因子,充足的光照是甘蔗生育期中分蘖形成和生长的基础。然而,广西特殊的地形地貌限制了蔗田的光照条件,从而影响甘蔗分蘖及分蘖成茎和蔗茎产量。为揭示弱光胁迫对甘蔗分蘖生长发育及其内源激素含量的影响,以生态适应性较好的甘蔗优良品种‘桂糖29号’为试验材料,全自然光强为对照,通过遮荫形成不同的弱光胁迫,调查不同弱光胁迫下甘蔗分蘖及生长情况,同时分析胁迫15、30、45、60 d时甘蔗叶片中叶绿素含量及生长素吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA_3)、脱落酸(ABA)、玉米素核苷(ZR)含量的变化。结果表明:弱光胁迫致使甘蔗分蘖生长发育明显延滞,甘蔗分蘖发生时间至少滞后15 d,严重的导致分蘖不发生和死亡;甘蔗叶片叶绿素含量均显著升高,但株高生长和茎径增粗均显著地受抑制,进而导致植株生物量积累显著减少。进一步研究发现,弱光胁迫下不同生育时期甘蔗叶片中内源激素含量大小为:ZR>IAA>ABA>GA_3。在适应弱光胁迫过程中,甘蔗叶片的IAA、ABA和ZR含量均显著升高,IAA/ABA、IAA/ZR比值在分蘖适应寡照胁迫中表现为升高;GA_3含量和GA_3/ABA比值均先降后升;ZR含量和ZR/ABA比值表现为升高。这些内源激素含量和比例变化可能是甘蔗分蘖进程受到抑制的关键因素之一。

基于RNA-Seq的甘蔗主茎和分蘖茎转录组建立及初步分析

本研究以甘蔗与斑割复合体杂交F1代中1个株系在主茎和分蘖茎的节间长度存在明显差异的植株为实验材料，利用RNA—seq测序技术对甘蔗主茎（节问短）和分蘖茎（节间长）叶片样品RNAs进行了转录组测序并进行从头组装分析。结果表明，共获得测序数据量11．16Gb，其中甘蔗主茎（BG—stalk）为5．67Gb，分蘖茎（BG—tiller）为5．49Gb。去冗余后，denovo组装得到69204条Unigene，并对这些Unigene进行七大功能数据库（NR，NT，GO，COG，KEGG，Swissprot和Interpro）注释，结果发现，有83．73％（57942条）的Unigene得到注释，16．27％（11262条）的Unigene未被注释。所有的Unigene共有9156个SSR（simple sequence repeat）位点，其中三核苷酸重复最多、四核苷酸重复最少，且CCG／CGG出现的频率最高。差异表达基因分析显示，分蘖茎（BG—tiller）样品表达的上调基因有1842个，下调基因的有2663个。进一步对这些差异表达基因进行GO和Pathway功能分类分析，分别获得57个功能小组和19条生物通路。本研究对甘蔗主茎和分蘖茎叶片转录组信息进行初步分析，获得了分蘖茎表达上调和下调的差异基因，为后面进一步分析调控甘蔗节间长短差异的基因及挖掘甘蔗分蘖生育调控相关基因提供数据参考。