楊永慶，馬曉蕾，李玉榮，王瑾

（河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所/河北省作物遺傳育種實(shí)驗(yàn)室，石家莊 050035）

花生（Arachis hypogaeaL.）是高品質(zhì)食用油的主要來源之一，也是我國最主要的油料作物之一[1-2]。機(jī)械化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志，相比玉米、小麥及大豆等主要糧油作物，花生機(jī)械化程度相對(duì)落后[3-4]。雖然花生每畝產(chǎn)油量要遠(yuǎn)高于大豆、油菜等油料作物，畝產(chǎn)效益高，但受限于機(jī)械化程度低，農(nóng)民種植花生耗時(shí)、耗力、投入成本高，凈收益提升不上去，極大影響了農(nóng)民種植花生的積極性。采收是花生機(jī)械化過程中重要一環(huán)，株型是影響采收效率最主要因素之一，并且株型的優(yōu)劣對(duì)產(chǎn)量也具有顯著影響，因此培育株型適宜機(jī)械化的花生品種實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必要前提。

作物株型是一個(gè)復(fù)雜的綜合性性狀，它由株高、分枝和節(jié)間距等多種性狀組成，而每一個(gè)性狀又受環(huán)境和遺傳等多種因素影響。其中株高是株型最主要的組成因素之一，它對(duì)作物豐產(chǎn)性、耐肥性及抗逆性都有重要作用。20世紀(jì)60年代，美國育種學(xué)家諾曼·布勞格，育成了矮稈小麥品種，該品種耐高肥、抗倒伏，極大解決了施肥引起的倒伏問題[5]。此外水稻的育種家也利用了中國的一個(gè)矮稈品種，也培育出了耐高肥、抗倒伏的品種。正是由于矮稈品種的廣泛應(yīng)用，突破了施肥后作物容易倒伏，導(dǎo)致減產(chǎn)的限制因素，全世界水稻和小麥的產(chǎn)量也因此翻了一倍，這一農(nóng)業(yè)事件被稱為“綠色革命”，而這也說明株高在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用。

傳統(tǒng)育種耗時(shí)、費(fèi)力以及育種周期長，而分子標(biāo)記輔助育種有助于育種家針對(duì)性開展育種工作。一些“綠色革命”基因，例如水稻中的sd1[6]、小麥的Rht[7-8]和玉米dwarf1[9]等基因的克隆極大加速看新品種的選育進(jìn)程。此外，大豆中控制株高的Dt1和Dt2等基因的克隆[10-11]，也極大地便利于分子設(shè)計(jì)育種的開展?？茖W(xué)家們針對(duì)這些基因的分子功能也進(jìn)一步展開了廣泛的研究，研究發(fā)現(xiàn)植株矮化的本質(zhì)歸于赤霉素的效應(yīng)，赤霉素能夠促進(jìn)DELLA蛋白的降解，而DELLA蛋白是植物的抑制因子，它的積累阻遏了植物生長，使植物變矮[12-14]，而清晰的遺傳規(guī)律和分子機(jī)制對(duì)水稻、小麥和玉米等作物的育種家深刻理解品種本質(zhì)具有重要作用。

由于花生具有地上開花，地下結(jié)果的特殊習(xí)性，不同株型的品種對(duì)機(jī)械化收獲方式的需求具有顯著差別，然而相比于其他作物，花生株型的相關(guān)研究幾乎沒有?；ㄉ晷涂梢源笾路譃?種類型，直立型、半直立型和匍匐型[15-16]，其中直立型品種主莖高度與側(cè)枝高度幾乎一致，而匍匐型品種側(cè)枝長度遠(yuǎn)大于主莖高度。而有些品種的株型也受種植密度或光照強(qiáng)度的影響，例如本課題組培育的冀花18號(hào)，在密植或弱光條件下呈現(xiàn)直立型株型，但疏植或強(qiáng)光條件下，呈現(xiàn)半直立甚至匍匐型形態(tài)，然而冀花18號(hào)這種形態(tài)變化的分子機(jī)制還不清楚。本研究擬利用冀花18號(hào)的雙親冀花5號(hào)（直立型）和開選01-6（匍匐型）為材料，通過在不同光照條件下種植，觀察兩者對(duì)不同光的形態(tài)學(xué)反應(yīng)。進(jìn)一步，通過高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)檢測(cè)不同條件下兩種株型材料基因組的表達(dá)情況，深入探究與株高相關(guān)的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。研究結(jié)果將為深入理解花生株高的形成提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)中使用的直立型花生品種冀花5號(hào)為河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所培育，匍匐型花生品種開選01-6為開封市農(nóng)林科學(xué)研究院培育。

1.2 盆栽方法和條件

2個(gè)品種分別選取籽仁大小一致的花生種子100～120個(gè)。以1∶1混合的蛭石和營養(yǎng)土作為基質(zhì)對(duì)花生苗進(jìn)行培育，每盆播種3～5粒健康種子，所有盆栽材料均置于溫室環(huán)境下進(jìn)行培養(yǎng)。在出苗后5 d，剔除弱苗和病苗，保留兩棵長勢(shì)一致的健康苗。此時(shí)，每個(gè)品種選取5～10盆分別置于控溫的人工氣候室（LED燈光）和玻璃溫室（自然光）條件下進(jìn)行培養(yǎng)，溫度均為白天25 ℃，晚上18 ℃，人工氣候室采用空調(diào)控溫，玻璃溫室采用水簾和空調(diào)聯(lián)合控溫，出苗后25 d左右選取均勻一致的6株統(tǒng)計(jì)株型數(shù)據(jù)。其中，人工氣候室LED燈光的強(qiáng)度為30 klx，連續(xù)給光時(shí)間為14 h/d。玻璃溫室中的光源主要以屋頂投射太陽光為主，試驗(yàn)在5—6月份進(jìn)行，此時(shí)石家莊晝長在13.5～15 h之間。

1.3 材料取樣

出苗后25 d左右，等量選取每棵植株主莖和側(cè)枝頂端部位器官組織3～4 g混合，將3株的樣品混合一起置于液氮中速凍后，研磨混勻作為一個(gè)樣品，每個(gè)處理?xiàng)l件下取3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。最終獲取的12個(gè)樣本送到廣州基迪奧公司進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序及分析。

1.4 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)控及比對(duì)分析

為了保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，首先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，利用fastp[17]對(duì)raw reads進(jìn)行質(zhì)控，過濾低質(zhì)量數(shù)據(jù)得到clean reads。過濾條件如下：①去除含adapter的reads；②去除含N比例大于10%的reads；③去除全部都是A堿基的reads；④去除低質(zhì)量reads(質(zhì)量值Q≤20的堿基數(shù)占整條read的50%以上)。

根據(jù)HISAT2的比對(duì)結(jié)果，利用Stringtie[18]組裝轉(zhuǎn)錄本，并利用RSEM[19]計(jì)算每個(gè)樣本中所有基因的表達(dá)量。表達(dá)量以原始reads count和FPKM展示，原始reads count表示該轉(zhuǎn)錄本所包含的reads數(shù)目，但受測(cè)序量和基因長度的影響，原始reads count不利于樣本間的差異基因比較。為保證后續(xù)分析準(zhǔn)確性，先對(duì)測(cè)序深度進(jìn)行校正，再對(duì)基因或轉(zhuǎn)錄本的長度進(jìn)行校正，獲得基因的FPKM值后，再進(jìn)行后續(xù)分析。

1.5 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)中的用到的PCA分析、差異分析、GO和KEGG等注釋分析均在基迪奧公司在線分析網(wǎng)站www.omicsmart.com/上進(jìn)行分析和作圖，差異基因熱圖使用TBtools進(jìn)行繪制[20]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型花生品種對(duì)不同光源的形態(tài)反應(yīng)

為了探究不同光源對(duì)冀花5號(hào)（直立型）和開選01-6（匍匐型）株高的影響，分別在人工氣候室LED燈光和玻璃溫室自然光條件下進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，出苗后25 d進(jìn)行表型統(tǒng)計(jì)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，冀花5號(hào)在不同光照條件下株型變化幅度顯著大于開選01-6（圖1A，1B）。與LED光照條件下相比，自然光條件下冀花5號(hào)和開選01-6主莖高度分別顯著降低39.26%和15.81%（圖1C），側(cè)枝長度分別顯著降低46.59%和20.27%（圖1D）。此外，自然光條件下冀花5號(hào)的葉柄角度也顯著增大，變化幅度約34.62%，但開選01-6角度變化不顯著（圖1E）。以上結(jié)果表明，冀花5號(hào)對(duì)光照反應(yīng)敏感，開選01-6對(duì)光照反應(yīng)相對(duì)遲鈍，這為后續(xù)分析不同光源條件下與株高變化相關(guān)的基因提供了良好材料。

圖1 不同光照對(duì)花生株型影響Figure 1 Effect of different light on peanut plant type

2.2 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)控和比對(duì)分析

為了深入探究不同光照條件下與株高相關(guān)的基因表達(dá)變化，利用轉(zhuǎn)錄組對(duì)冀花5號(hào)和開選01-6出苗后30 d的基因表達(dá)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析。通過分析文庫測(cè)序結(jié)果顯示（表1），12個(gè)樣品間的數(shù)據(jù)量和質(zhì)量差異不大，平均讀段數(shù)約為4 802萬個(gè)，原始和有效平均數(shù)據(jù)量均大于7 G。此外，原始數(shù)據(jù)中，樣品的Q20和Q30平均占比分別為97.55%和93.25%，GC含量平均占比為44.66%；有效數(shù)據(jù)中，樣品的Q20和Q30平均占比分別為97.74%和93.47%，GC含量平均占比為44.60%。以上研究結(jié)果表明，不論在數(shù)據(jù)量上或質(zhì)量控制方面，12個(gè)樣品的指標(biāo)均符合要求，可以用于后續(xù)分析。

表1 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序原始數(shù)據(jù)與有效數(shù)據(jù)質(zhì)控分析Table 1 Quality analysis of raw-data and clean-data for transcriptome sequencing data

進(jìn)一步將獲得的有效數(shù)據(jù)與花生參考基因組Arachis hypogaea v1.0（https：//phytozome-next.jgi.doe.gov/）進(jìn)行比對(duì)分析。結(jié)果顯示（表2），12個(gè)樣品用于比對(duì)的平均讀段數(shù)約為47.7萬左右。其中，平均3.15%數(shù)據(jù)未比對(duì)到基因組上，83.50%的數(shù)據(jù)只比對(duì)到一個(gè)位置，有13.36%的數(shù)據(jù)比對(duì)到多個(gè)位置，總比對(duì)上的占比平均為96.85%。此外，從比對(duì)到編碼區(qū)域分析，12個(gè)樣品平均有86.18%、6.78%和7.04%分別比對(duì)到外顯子、內(nèi)含子和基因間隔區(qū)域。以上結(jié)果表明，獲得的有效數(shù)據(jù)多數(shù)由花生基因組轉(zhuǎn)錄，數(shù)據(jù)可以很好預(yù)測(cè)花生基因組中基因的表達(dá)水平。

表2 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)與參考基因組比對(duì)分析Table 2 Analysis of transcriptome sequencing data and reference genome alignment

2.3 不同株型花生品種對(duì)不同光的基因差異表達(dá)分析

對(duì)2種株型品種在不同光源條件下處理后，首先以植株基因表達(dá)水平為向量進(jìn)行主成分分析（PCA）。PCA結(jié)果顯示第一主成分（PC1）；縱坐標(biāo)和第二主成分分別占比47.1%和32.7%，兩者對(duì)樣品差異的貢獻(xiàn)值超過79%，表明可以很好代表樣品間差異情況（圖2A）。此外，結(jié)果還顯示LED日光燈光源下冀花5號(hào)（GJH5）和開選01-6（GKX01-6）距離相對(duì)較近，自然光源下冀花5號(hào)（NJH5）和開選01-6（NKX01-6）距離較近，說明光照對(duì)基因表達(dá)的影響大于基因型間的差異影響。不同光源處理下，NJH5比GJH5上調(diào)和下調(diào)表達(dá)基因數(shù)目分別為991和1 000，NKX01-6比GKX01-6與上調(diào)和下調(diào)表達(dá)基因數(shù)目分別為1 106和593（圖2B）。進(jìn)一步對(duì)這些上下調(diào)表達(dá)基因進(jìn)行韋恩分析，結(jié)果顯示受不同光源的影響，分別有436個(gè)和313個(gè)表達(dá)基因，在冀花5號(hào)和開選01-6中均出現(xiàn)上調(diào)或下調(diào)表達(dá)；分別有555個(gè)上調(diào)和687個(gè)下調(diào)基因，僅在冀花5號(hào)中特異響應(yīng)；分別有670個(gè)上調(diào)和280個(gè)下調(diào)基因在開選01-6中特異響應(yīng)（圖2C，D）。以上結(jié)果表明，不同株型品種對(duì)光源的響應(yīng)存在顯著的差異，這些差異表達(dá)基因，尤其是不同株型品種間特異性差異表達(dá)基因是影響株高的關(guān)鍵基因。

圖2 不同株型花生品種對(duì)不同光的基因差異表達(dá)分析Figure 2 Differential gene expression of peanut germplasm with different plant types under different light

2.4 差異表達(dá)基因的GO分析

為進(jìn)一步分析上述差異基因的類型，按照受不同光源處理后，在冀花5號(hào)和開選01-6中均有差異表達(dá)（圖3A），只在冀花5號(hào)中差異表達(dá)（圖3B）及只在開選01-6中差異表達(dá)（圖3C）等3類基因進(jìn)行GO分析。結(jié)果顯示（圖3），鐵離子結(jié)合（iron ion binding）、氧化還原酶（oxidoreductase activity）、轉(zhuǎn)移酶活性（transferase activity）等一些類型基因在3類差異基因中均顯著富集。此外，在冀花5號(hào)中還特異性富集了一些參與脂類生物合成過程（lipid biosynthetic process）和脂質(zhì)代謝過程（lipid metabolic process）的基因，而在開選01-6中特異性富集了光合作用、光收獲（photosynthesis，light harvesting）、萜烯合酶活性（terpene synthase activity）、作用于磷酸鹽碳氧裂解酶活性（carbon-oxygen lyase activity，acting on phosphates）及膜（membrane）。以上研究結(jié)果表明，不論在差異表達(dá)數(shù)目或是類型上，冀花5號(hào)和開選01-6對(duì)不同光源的響應(yīng)存在顯著差異，說明不同株型的品種在對(duì)不同光源的響應(yīng)過程中存在基因表達(dá)特異性。

圖3 差異表達(dá)基因的GO分析Figure 3 GO analysis of differentially expressed genes

2.5 差異表達(dá)基因的KEGG分析

為深入探究不同光源影響花生株高變化的關(guān)鍵調(diào)控基因，對(duì)上述獲得的3類差異基因進(jìn)行KEGG分析，分析其參與的主要調(diào)控代謝途徑。結(jié)果顯示（圖4），上述3類差異基因在類黃酮生物合成（flavonoid biosynthesis），植物晝夜節(jié)律（circadian rhythm-plant）、次生代謝產(chǎn)物的生物合成（biosynthesis of secondary metabolites）、苯丙素的生物合成（phenylpropanoid biosynthesis）等合成途徑上均具有顯著的富集。尤其是在植物晝夜節(jié)律相關(guān)的通路發(fā)生了顯著變化，說明該調(diào)控途徑對(duì)株高的變化具有重要作用。此外，在冀花5號(hào)和開選01-6中也在一些其他調(diào)控通路上特異富集。如在冀花5號(hào)中苯丙烷代謝（phenylalanine metabolism）、亞麻酸代謝（alpha-Linolenic acid metabolism）和異黃酮生物合成（isoflavonoid biosynthesis）等調(diào)控途徑受光照影響后，發(fā)生顯著改變（圖4B），而在開選01-6中二苯乙烯類，二芳基庚烷類和姜辣酚的生物合成（stilbenoid，diarylheptanoid and gingerol biosynthesis）、光合作用—捕光天線蛋白（photosynthesis-antenna proteins）、萜類化合物生物合成支柱（terpenoid backbone biosynthesis）等調(diào)控途徑受光照影響后，發(fā)生顯著改變（圖4C）。結(jié)果還顯示，受光照影響后的調(diào)控途徑多與物質(zhì)的代謝或合成相關(guān)。以上研究結(jié)果表明不同光源對(duì)花生的物質(zhì)成分具有顯著影響，其中3類差異基因在植物晝夜節(jié)律相關(guān)的通路中均有顯著富集，說明植物晝夜節(jié)律基因?qū)ㄉ旮叩恼{(diào)控具有重要作用。

圖4 差異表達(dá)基因的KEGG分析Figure 4 KEGG analysis of differentially expressed genes

2.6 植物晝夜節(jié)律通路中差異基因分析

為了進(jìn)一步探究植物晝夜節(jié)律（circadian rhythm-plant）相關(guān)基因在株高形成過程中的調(diào)控作用，對(duì)不同株型品種受不同光源處理后，植物晝夜節(jié)律通路基因的變化進(jìn)行分析。結(jié)果顯示共有50個(gè)基因出現(xiàn)了差異變化（圖5）。2種株型品種中有15個(gè)具有相同變化趨勢(shì)的基因，其中7個(gè)和8個(gè)基因分別在自然光源和LED日光燈光源下高表達(dá)，在LED光源下高表達(dá)的均為查爾酮合成酶（CHS）基因（圖5A）；在開選01-6中有16個(gè)特異變化的基因，其中自然光源和LED光源條件下高表達(dá)的基因分別有11個(gè)和5個(gè)，編碼7種類型的基因；此外，在冀花5號(hào)中分別有2個(gè)和17個(gè)在自然光源和LED光源下高表達(dá)，值得注意的是LED光源下高表達(dá)的均為CHS基因，在自然光源下僅有2個(gè)編碼PIL15基因高表達(dá)。以上研究結(jié)果表明受不同光源處理后開選01-6在植物晝夜節(jié)律網(wǎng)絡(luò)通路上的響應(yīng)更為廣泛，說明這些特異表達(dá)的基因?qū)﹂_選01-6株高對(duì)不同光源的不敏感性具有重要調(diào)節(jié)作用。

2.7 生長素調(diào)控基因的變化

植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（plant hormone signal transduction）是植物發(fā)育的主要調(diào)控通路，對(duì)株型建成具有關(guān)鍵調(diào)控作用。通過分析共鑒定出34個(gè)差異表達(dá)基因，其中10個(gè)基因在冀花5號(hào)和開選01-6中共性表達(dá)（圖6A）；不同光照條件下，分別有6個(gè)和17個(gè)基因在開選01-6和冀花5號(hào)中特異響應(yīng)（圖6B、C）。其中有多個(gè)生長素基因的表達(dá)在2種株型品種間呈現(xiàn)顯著差異。例如，開選01-6在自然條件下有2個(gè)生長素編碼基因Ahy.92FFKE和Ahy.987W5L高表達(dá)，而冀花5號(hào)在自然條件下17個(gè)基因中的14個(gè)表達(dá)量變低，其中包含生長素響應(yīng)因子ARF基因，生長素反應(yīng)基因AUX/IAA等。以上結(jié)果表明，不同光源顯著影響了植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)變化，但不同株型品種對(duì)光照的響應(yīng)存在顯著差別。

圖6 不同株型品種植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)分析Figure 6 Expression analysis of plant hormone signal transduction related genes in different plant types

3 討論

光照是植物生長和發(fā)育的必要條件，植物本身不可移動(dòng)，因此在不同的光照條件下，會(huì)通過改變自身形態(tài)以獲取更多的光源來趨利避害。例如，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上發(fā)現(xiàn)密植條件下，單個(gè)植株獲得光變少，為了獲得更多光源，植株株高變高，抗倒伏性變差。花生在種植過程中也存在類似現(xiàn)象，密植導(dǎo)致株高變高、變細(xì)，后期植株易倒伏，暗示著光在花生株型形態(tài)建成的過程中起著關(guān)鍵作用。本研究中使用了2種光源開展對(duì)比試驗(yàn)，其中LED光源屬于弱光，模擬田間密植條件下光照弱和不足的情況，而玻璃溫室則主要是太陽投射光，模擬自然狀態(tài)下的生長狀況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)冀花5號(hào)株高反應(yīng)相對(duì)敏感，LED光源下株高顯著變高，葉片夾角也一定程度收縮變小，這與田間密植情況類似。此外，開選01-6株高對(duì)不同光源的反應(yīng)似乎不太敏感，但LED光源下株高也出現(xiàn)了顯著升高。不論如何，這些結(jié)果說明LED光源可以一定程度上模擬田間密植情況。

研究表明，ELONGATED HYPOCOTYL5 (HY5)和（constitutively photomorphogenic，COP）1為光信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的下游調(diào)控因子，也是植物光形態(tài)建成的核心調(diào)控因子，兩者對(duì)植物株型的性狀均有重要調(diào)節(jié)作用。其中，HY5主要起到對(duì)下胚軸等器官發(fā)育的抑制作用，例如hy5突變體會(huì)導(dǎo)致側(cè)根的分枝和長度增加、增快下胚軸表皮細(xì)胞和根毛細(xì)胞的伸長等[21]。而COP1則與HY5功能相反，在黑暗條件下COP1蛋白會(huì)大量聚集在核內(nèi)，抑制HY5功能發(fā)揮；在光照條件下，COP1蛋白會(huì)從核內(nèi)轉(zhuǎn)移出去，解除了對(duì)HY5的抑制[22]，從而調(diào)控植株株高的形態(tài)，以上研究表明HY5和COP1的功能發(fā)揮光照關(guān)系密切。在本研究中我們鑒定出2個(gè)HY5-homologous基因(HYH)差異表達(dá)基因Ahy.7JYX6X和Ahy.8U3XLV，在自然光源下兩者在冀花5號(hào)和開選01-6中均顯著高表達(dá)，這與HY5對(duì)光的響應(yīng)一致，暗示著兩者行使類似HY5的功能。有意思的是，自然光條件下花生中HY5的抑制因子COP1基因（Ahy.NA6SJF）在開選01-6中顯著上調(diào)表達(dá)，而在冀花5號(hào)中無顯著變化。這說明在不同光源條件下，冀花5號(hào)中的COP1基因?qū)Y5的抑制能力沒有顯著變化，但自然光源條件下，冀花5號(hào)中HY5的表達(dá)顯著升高，這就導(dǎo)致自然光照條件下HY5對(duì)株高的抑制能力增強(qiáng)。與此相反，自然光源條件下，開選01-6中HY5和COP1的表達(dá)同時(shí)顯著升高，因此對(duì)株高的影響有限。以上結(jié)果也很好地解釋了冀花5號(hào)和開選01-6的株高對(duì)不同光源的敏感程度出現(xiàn)顯著差異的原因。

生長素（Auxin）是最早發(fā)現(xiàn)的植物激素，其參與多種植物組織器官生長和發(fā)育，并且在響應(yīng)逆境脅迫過程中也發(fā)揮重要的調(diào)控作用[23]，而生長素響應(yīng)因子（auxin response factors，ARF）是一類能夠識(shí)別并結(jié)合生長素響應(yīng)元件AuxREs[24-26]，調(diào)控生長素響應(yīng)基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子。ARF與Aux/IAA均是生長素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的重要調(diào)控因子，其在植物體內(nèi)廣泛存在，并對(duì)一些生理過程發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。本研究通過對(duì)生長素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的基因篩選發(fā)現(xiàn)，不同光源條件下，冀花5號(hào)中生長素基因響應(yīng)比較強(qiáng)烈，共有17個(gè)出現(xiàn)顯著變化，其中有2個(gè)ARF基因Ahy.56MJ2J和Ahy.A1HLZR在LED光源下顯著上調(diào)表達(dá)，與此同時(shí)有4個(gè)Aux/IAA家族基因也出現(xiàn)顯著上調(diào)表達(dá)；相比之下，開選01-6中僅有6個(gè)基因發(fā)生顯著變化，有意思的是2個(gè)IAA家族基因Ahy.92FFKE和Ahy.987W5L在自然光源下顯著上調(diào)表達(dá)，這與冀花5號(hào)中的生長素上調(diào)趨勢(shì)相反。結(jié)合冀花5號(hào)和開選01-6株高變化趨勢(shì)，以上這些結(jié)果暗示著生長素相關(guān)基因ARF和Aux/IAA參與了冀花5號(hào)在不同光源下的株高變化。

盡管以上結(jié)果可以從一定程度上發(fā)現(xiàn)與株高變化的相關(guān)分子調(diào)控通路或基因，但相同環(huán)境下，導(dǎo)致不同品種中這些基因出現(xiàn)差異表達(dá)的遺傳因素仍需進(jìn)一步鑒定，這對(duì)今后分子設(shè)計(jì)育種工作具有重要指導(dǎo)作用。

4 結(jié)論

本研究通過對(duì)不同光照條件下兩種株型品種的形態(tài)觀察，發(fā)現(xiàn)在株高變化上直立型品種冀花5號(hào)對(duì)光照反應(yīng)比匍匐型開選01-6敏感。通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)發(fā)現(xiàn)，冀花5號(hào)主要通過HY5-COP1途徑感受光源的變化，并影響生長素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的重要調(diào)控因子ARF、Aux/IAA等的變化，從而達(dá)到調(diào)控株高的變化。