不同耐荫性谷子对遮阴的生理响应及转录组分析

　　

摘要：

为研究不同耐荫性谷子对遮阴胁迫的响应机制，本研究以豫谷29 (YG29)和保谷25 (BG25)为试验材料，于灌浆期搭建遮阴网进行遮阴处理，分析2个谷子品种的产量性状、光合色素、光合作用、抗氧化酶活性以及转录组学差异。结果表明，遮阴胁迫显著降低了2个谷子品种的产量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度，显著增加了叶绿素a和叶绿素b含量，增强了POD、SOD和CAT活性；与BG25相比，YG29在遮阴条件下具有更高的产量、叶绿素含量、净光合速率和抗氧化酶活性，更低的叶绿素a/b值，表现出较强的耐荫性。转录组分析发现，BG25和YG29中分别有2961个和2966个响应遮阴胁迫的差异表达基因；BG25和YG29的差异基因分别显著富集在24个和16个GO类别、13条和6条KEGG通路，2个品种共同显著富集的通路有光合作用-天线蛋白、卟啉与叶绿素代谢、苯丙素生物合成和氰基氨基酸代谢。对关键代谢通路上基因进行分析发现，与BG25相比，遮阴下YG29中叶绿素降解相关基因NOL、HCAR、SGR、PPH和RCCR的表达量较低，碳固定相关基因RBC、RCA、PEPC、MDH、GAPC、FBA和抗氧化酶相关基因PRX、CAT的表达量较高，这些基因可能在谷子耐荫中发挥重要作用。