摘要：隨著人類活動(dòng)對(duì)大氣層臭氧的破壞，導(dǎo)致到達(dá)地面的UV-B輻射增強(qiáng)，而嚴(yán)重的UV-B輻射會(huì)直接導(dǎo)致馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)大幅度降低。馬鈴薯作為云南省重要的糧食作物，由于云南省具有特殊的地理位置，使馬鈴薯面臨的UV-B輻射較為嚴(yán)峻。為探究褪黑素對(duì)增強(qiáng)馬鈴薯耐UV-B輻射的分子機(jī)制，以馬鈴薯品種合作88為試驗(yàn)材料，對(duì)外源褪黑素處理UV-B輻射下的馬鈴薯葉片進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，并進(jìn)行基因本體（gene ontology，GO）功能聚類分析及京都基因與基因組百科全書（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）功能聚類分析。結(jié)果表明，褪黑素可以促進(jìn)馬鈴薯植株中纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸生物合成及精氨酸、脯氨酸代謝，提高內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上蛋白質(zhì)的加工水平，促進(jìn)抗氧化物質(zhì)編碼基因的表達(dá)，激活UVR8等UV-B輻射的響應(yīng)基因，從而緩解UV-B輻射對(duì)馬鈴薯植株的危害。綜上所述，適量濃度的褪黑素對(duì)提高馬鈴薯耐UV-B輻射有積極作用，研究結(jié)果可為馬鈴薯抗UV-B輻射機(jī)制解析提供新的證據(jù)，并為其抗UV-B輻射研究提供一定的分子基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯；UV-B輻射；褪黑素；轉(zhuǎn)錄組；GO功能分析；KEGG分析

中圖分類號(hào)：S532.01 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）15-0064-08

收稿日期：2023-08-22

基金項(xiàng)目：海梅榮-科研發(fā)展基金（編號(hào)：KX900078000）。

作者簡介：劉 瑩（1999—），女，新疆喀什人，碩士研究生，主要從事作物生理生態(tài)與產(chǎn)量品質(zhì)形成方面的研究。E-mail：1430441802@qq.com。

通信作者：海梅榮，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事作物生產(chǎn)生理方面的研究。E-mail：2250029499@qq.com。

近年來，隨著科技及工業(yè)等人類生產(chǎn)活動(dòng)的發(fā)展，導(dǎo)致大氣中的臭氧層變薄，臭氧含量減少。臭氧減少后會(huì)導(dǎo)致到達(dá)地表的紫外線B（UV-B）輻射量大大增加，從而對(duì)作物產(chǎn)生一定危害［1］。目前，UV-B輻射的加劇已經(jīng)成為公認(rèn)的全球十大環(huán)境問題之一［2］。根據(jù)Mckenzie的預(yù)測，再過30～40年，臭氧層的恢復(fù)也難以到達(dá)20世紀(jì)80年代的水平［3］。而臭氧層的減少和UV-B輻射的增加呈現(xiàn)1 ∶2的關(guān)系。已有研究發(fā)現(xiàn)，UV-B輻射增加會(huì)導(dǎo)致植物生長受到抑制［4］，從而降低植物生物量［5］，破壞植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，減少植物的凈光合作用，誘導(dǎo)植物中的毒性氧自由基增加，降低植物的抗氧化酶活性，導(dǎo)致植物膜脂過氧化，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)淖兗?xì)胞代謝，導(dǎo)致植物細(xì)胞死亡［6-8］。

前人研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素可以調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育、調(diào)控光合效率及葉片衰老，增強(qiáng)植物對(duì)冷熱、滲透壓、干旱、重金屬等脅迫的耐受性［9-11］。根據(jù)前期生理試驗(yàn)結(jié)果，褪黑素可以緩解UV-B輻射對(duì)馬鈴薯生長的抑制作用，但是目前關(guān)于增強(qiáng)UV-B輻射后褪黑素對(duì)馬鈴薯分子水平影響的研究較少。因此，本試驗(yàn)擬通過外源施加褪黑素，研究褪黑素對(duì)增強(qiáng)UV-B輻射下馬鈴薯耐UV-B輻射的分子機(jī)制，從而為馬鈴薯抗UV-B輻射的機(jī)制解析提供新的證據(jù)，并為其抗UV-B輻射的研究提供一定的分子基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地及試驗(yàn)品種

本研究在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地大棚進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，試驗(yàn)材料為合作88。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

待馬鈴薯幼苗生長至株高15 cm左右時(shí)進(jìn)行處理。試驗(yàn)所選的UV-B輻射強(qiáng)度、褪黑素濃度、處理方式均基于前期生理試驗(yàn)結(jié)果［12］。當(dāng)UV-B輻射強(qiáng)度為2.5 kJ/（m2·d），外源褪黑素濃度為 25 μmol/L 時(shí)，緩解效果最優(yōu)，因此選擇該處理?xiàng)l件下的馬鈴薯葉片進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序。共設(shè)計(jì)如下4個(gè)處理：CK為對(duì)照；T1處理，25 μmol/L褪黑素；T2處理，2.5 kJ/（m2·d）UV-B輻射；T3處理，25 μmol/L褪黑素+2.5 kJ/（m2·d）UV-B輻射。使用在線數(shù)據(jù)分析平臺(tái)（https：//www.omicshare.com）進(jìn)行差異基因的分析、基因功能注釋、基因本體（gene ontology，GO）以及京都基因與基因組百科全書（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）富集分析及關(guān)鍵通路分析，篩選與抗UV-B輻射相關(guān)的響應(yīng)基因。

2 結(jié)果與分析

2.1 轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果統(tǒng)計(jì)

在本次高通量測序中，對(duì)下機(jī)后經(jīng)初步過濾得到的clean reads進(jìn)一步進(jìn)行更嚴(yán)格的過濾，得到高質(zhì)量的基因序列，以39 028條基因作為參考，供后續(xù)信息分析。由表1可知，對(duì)12個(gè)樣本進(jìn)行測序得到的已知基因數(shù)介于21 204～22 179個(gè)之間，新基因數(shù)介于2 968～3 085個(gè)之間。由表2可以看出，CK組已知的基因數(shù)為21 590 個(gè)，占測序總基因數(shù)的55.32%，發(fā)現(xiàn)的新基因數(shù)量為3 002個(gè)，檢測的總基因數(shù)為24 592個(gè)；T1處理的已知基因數(shù)為 21 937 個(gè)，占測序總基因數(shù)的56.21%，發(fā)現(xiàn)的新基因數(shù)為3 033個(gè)，檢測的總基因數(shù)為24 970個(gè)；T2處理的已知基因有21 964個(gè)，占測序總基因數(shù)的56.28%，發(fā)現(xiàn)的新基因有3 052個(gè)，檢測的總基因數(shù)為25 016個(gè)；T3 處理中，已知基因有21 907個(gè)，占測序總基因數(shù)的56.13%，發(fā)現(xiàn)的新基因有3 037個(gè)，檢測的總基因數(shù)為24 944個(gè)。

2.2 基因表達(dá)分析結(jié)果

2.2.1 所有樣品間基因表達(dá)水平分析 圖1-B為基因相對(duì)表達(dá)量的小提琴圖，一般用于基因豐度表達(dá)的可視化分析，可以展示任意位置的數(shù)據(jù)密度。綜合圖1-A、圖1-B可以看出，轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)檢測基因的表達(dá)靈敏度高，有利于差異表達(dá)基因的篩選。

2.2.2 不同處理間的差異表達(dá)基因分析 主成分分析（principal component analysis，PCA）結(jié)果顯示，處理間差異顯著，表明所取樣本具有代表性（圖2-A）。為了獲得可靠的基因表達(dá)譜，選取log2（FC）＞1的reads進(jìn)行差異表達(dá)基因（differentially expressed genes，DEG）注釋。如圖2-B所示，從CK vs T1處理的比較組中共鑒定到287個(gè)基因上調(diào)表達(dá)，301個(gè)基因下調(diào)表達(dá)； 在CK vs T2處理組的差異表達(dá)基因中，有46個(gè)基因上調(diào)表達(dá)，41個(gè)基因下調(diào)表達(dá)；在CK vs T3處理組的差異表達(dá)基因中，有436個(gè)基因上調(diào)表達(dá)，584個(gè)基因下調(diào)表達(dá)；在T1處理vs T2處理組的差異表達(dá)基因中，有305個(gè)基因上調(diào)表達(dá)，568個(gè)基因下調(diào)表達(dá)；在T1處理vs T3處理差異表達(dá)基因中，有13個(gè)基因上調(diào)表達(dá)，15個(gè)基因下調(diào)表達(dá)；在T2處理vs T3處理組的差異表達(dá)基因中，有376個(gè)基因上調(diào)表達(dá)，351個(gè)基因下調(diào)表達(dá)。在CK vs T2處理、T2處理vs T3處理2組中，上調(diào)表達(dá)的基因數(shù)量略多于下調(diào)表達(dá)的基因數(shù)量；在CK vs T1處理、T1處理vs T3處理2組中，上調(diào)表達(dá)的基因數(shù)量略低于下調(diào)表達(dá)的基因數(shù)量；在CK vs T3處理、T1處理vs T2處理2組中，上調(diào)表達(dá)的基因數(shù)量明顯低于下調(diào)表達(dá)的基因數(shù)量。

2.3 馬鈴薯共同響應(yīng)UV-B和褪黑素基因的分析

由圖3可以看出，在CK vs T1處理組中，上調(diào)表達(dá)的基因有287個(gè)，下調(diào)表達(dá)的基因有301個(gè)；在CK vs T2處理組中，上調(diào)表達(dá)的基因有46個(gè)，下調(diào)表達(dá)的基因有41個(gè)；在CK vs T1處理組、CK vs T2處理組中共同上調(diào)表達(dá)的基因有8個(gè)，共同下調(diào)表達(dá)的基因有13個(gè)。

2.3.1 CK vs T1處理和CK vs T2處理共同上調(diào)表達(dá)基因GO功能富集分析與KEGG功能富集分析 對(duì)在CK vs T1處理組、CK vs T2處理組中共同上調(diào)表達(dá)的8個(gè)基因進(jìn)行GO功能富集分析，如圖4-A所示，在生物進(jìn)程中，DEG主要參與代謝過程、細(xì)胞過程和單生物過程；在細(xì)胞組分中，DEG主要參與細(xì)胞、細(xì)胞組分、細(xì)胞器；在分子功能中，DEG主要參與催化活性、綁定和分子功能調(diào)節(jié)劑。

KEGG功能富集分析結(jié)果顯示，差異基因顯著富集在纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸生物合成及精氨酸和脯氨酸代謝途徑（圖4-B）。對(duì)共同上調(diào)表達(dá)的基因中參與纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸生物合成的基因（編號(hào)：PGSC000/68nfq6NGi0SfAfhhvyMzZjyJcDoBvyEoioX1bolg3s=3DMG400012987）及精氨酸、脯氨酸代謝的基因（編號(hào)：PGSC0Z003DMG400009959）作熱圖分析（圖4-C），發(fā)現(xiàn)在UV-B輻射條件下，施加褪黑素后這2類基因高度表達(dá)，說明外源施加褪黑素能促進(jìn)植物對(duì)纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸的合成，并提高精氨酸、脯氨酸的代謝能力，從而對(duì)抗UV-B脅迫。

2.3.2 CK vs T1處理和CK vs T2處理共同下調(diào)表達(dá)基因GO功能富集分析與KEGG功能富集分析 對(duì)CK vs T1處理組和CK vs T2處理組中共同下調(diào)表達(dá)的13個(gè)基因進(jìn)行GO功能富集分析。由圖5-A可以看出，在生物過程中，DEG主要參與細(xì)胞過程、生物過程的調(diào)控和生物調(diào)節(jié)等過程；在細(xì)胞組分中，DEG主要參與細(xì)胞、細(xì)胞組分、細(xì)胞器；在分子功能中，DEG主要參與核酸結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子活性和催化活性。

進(jìn)一步利用KEGG對(duì)下調(diào)表達(dá)的差異表達(dá)基因進(jìn)行分析，圖5-B顯示，KEGG的功能富集在甘油脂代謝和代謝途徑。對(duì)甘油脂代謝相關(guān)的基因作了熱圖分析，圖5-C結(jié)果表明，CK中甘油酯代謝相關(guān)的基因高表達(dá)，其他處理組基因的相對(duì)表達(dá)量并不高，說明當(dāng)有增強(qiáng)UV-B輻射或者在外源褪黑素出現(xiàn)的情況下，馬鈴薯植株中的甘油酯代謝被抑制。

2.4 褪黑素提高馬鈴薯耐UV-B輻射的基因分析

2.4.1 褪黑素正調(diào)控提高馬鈴薯耐UV-B輻射的基因分析 由圖6可知 CK vs T2處理組中下調(diào)表達(dá)的基因有41個(gè)，T2處理vs T3處理組中上調(diào)表達(dá)的基因有376個(gè)，CK vs T2處理組中下調(diào)表達(dá)的基因與T2處理vs T3處理組中共同上調(diào)表達(dá)的基因有9個(gè)；CK vs T2處理組中上調(diào)表達(dá)的基因有46個(gè)，CK vs T2處理組中上調(diào)表達(dá)的基因與T2處理vs T3處理組中共同上調(diào)表達(dá)的基因有1個(gè)。

對(duì)在CKvsT2處理組中下調(diào)表達(dá)與在T2處理vs T3處理組中上調(diào)表達(dá)交集的9個(gè)基因進(jìn)行GO功能富集分析，結(jié)果見圖7-A。在生物進(jìn)程中，DEG主要參與細(xì)胞過程、多有機(jī)體過程和應(yīng)激反應(yīng)；在細(xì)胞組分中，DEG主要參與細(xì)胞、細(xì)胞組分、細(xì)胞器；在分子功能中，DEG主要參與催化活性和綁定。

進(jìn)一步利用KEGG對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行分析，圖7-B顯示，KEGG功能富集在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)加工。對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中與蛋白質(zhì)加工相關(guān)的基因作熱圖分析，由圖7-C可以看出，在CK組中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的蛋白質(zhì)加工相對(duì)活躍。施加外源褪黑素后，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的蛋白質(zhì)加工表現(xiàn)得最為活躍。在增強(qiáng)UV-B輻射的條件下，未施加外源褪黑素時(shí)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上蛋白質(zhì)加工的活躍程度小于增強(qiáng)UV-B輻射的條件下施加外源褪黑素處理的馬鈴薯植株。說明施加外源褪黑素能提高內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的蛋白質(zhì)加工水平，從而提高馬鈴薯植株的抗逆性。

2.4.2 褪黑素負(fù)調(diào)控增加對(duì)馬鈴薯耐UV-B輻射的基因分析 由圖6可知，在T2處理vs T3處理組中，下調(diào)表達(dá)的基因有351個(gè)；在CK vs T2處理組中上調(diào)表達(dá)的基因與T2處理vs T3處理組中下調(diào)表達(dá)的基因有15個(gè)；在T2處理vs T3處理組中下調(diào)表達(dá)的基因有351個(gè)；在CK vs T2處理組、T2處理vs T3處理組中共同下調(diào)表達(dá)的基因有1個(gè)。

對(duì)在CK vs T2處理組中上調(diào)表達(dá)與T2處理vs T3處理組中下調(diào)表達(dá)間交集的15個(gè)基因進(jìn)行GO功能富集分析。如圖8-A所示，在生物過程中，DEG主要參與細(xì)胞過程、單生物過程和代謝過程；在細(xì)胞組分中，DEG主要參與細(xì)胞、細(xì)胞組分等；在分子功能中，DEG主要參與催化活性和綁定。

KEGG功能富集分析結(jié)果（圖8-B）顯示，差異基因顯著富集在次級(jí)代謝產(chǎn)物合成途徑和精氨酸、脯氨酸代謝合成途徑，因此本研究對(duì)次生代謝產(chǎn)物合成的相關(guān)基因和精氨酸、脯氨酸代謝合成的相關(guān)基因作了熱圖分析。由圖8-C可以看出，T2處理中精氨酸、脯氨酸相關(guān)基因的表達(dá)優(yōu)于其他處理，說明當(dāng)馬鈴薯植株受到UV-B脅迫時(shí)，可以通過自身合成精氨酸、脯氨酸來對(duì)抗脅迫。

2.4.3 褪黑素介導(dǎo)UV-B受體基因和抗氧化物質(zhì)基因的表達(dá) 如圖9所示，UV-B受體UVR8等大量下游基因在T2處理組上調(diào)表達(dá)，部分在CK處理組上調(diào)表達(dá)，但在T1處理組下調(diào)表達(dá)，表明施加外源褪黑素會(huì)抑制UV-B受體基因的表達(dá)。在褪黑素介導(dǎo)馬鈴薯耐UV-B輻射的抗氧化系統(tǒng)中，大量抗氧化物相關(guān)基因參與增強(qiáng)UV-B輻射的表達(dá)。有18個(gè)基因在T2處理組上調(diào)表達(dá)，剩下的13個(gè)基因在T2處理組中下調(diào)表達(dá)但在T3處理中的相對(duì)表達(dá)量相對(duì)T2處理上調(diào)，表明褪黑素會(huì)促進(jìn)抗氧化物質(zhì)基因的表達(dá)。

3 討論

對(duì)CK vs T1處理組和CK vs T2處理組中共同上調(diào)表達(dá)的基因進(jìn)行KEGG分析，差異基因顯著富集在纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸生物合成及精氨酸和脯氨酸代謝途徑。在T1、T2處理組中，纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸生物合成及精氨酸和脯氨酸代謝相關(guān)基因的上調(diào)表達(dá)量明顯高于CK組，T3處理組相較于T1、T2處理組的基因上調(diào)表達(dá)程度更高，表明外源褪黑素、UV-B輻射的增強(qiáng)都可以使纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸生物合成量上調(diào)，使精氨酸、脯氨酸代謝相關(guān)基因上調(diào)表達(dá)，且當(dāng)2種處理?xiàng)l件加成時(shí)，其效果更大。氨基酸是蛋白質(zhì)的構(gòu)成單位，馬鈴薯在面對(duì)UV-B逆境脅迫時(shí)或許可以通過調(diào)控氨基酸的合成從而產(chǎn)生逆境蛋白來提高對(duì)逆境的耐受性。

對(duì)CK vs T2處理組中上調(diào)表達(dá)與T2處理vs T3處理組中下調(diào)表達(dá)交集的基因進(jìn)行KEGG分析發(fā)現(xiàn)，T2處理組中的精氨酸、脯氨酸相關(guān)合成基因上調(diào)表達(dá)，但在T1、T3處理組中并沒有發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象，表明增強(qiáng)UV-B輻射會(huì)使馬鈴薯幼苗中精氨酸、脯氨酸合成相關(guān)基因上調(diào)表達(dá)，而外源褪黑素的施加并不會(huì)上調(diào)精氨酸、脯氨酸相關(guān)基因的表達(dá)量。脯氨酸相對(duì)表達(dá)量在前面的試驗(yàn)中進(jìn)行過測定，發(fā)現(xiàn)在未增強(qiáng)UV-B的情況下，確實(shí)出現(xiàn)了施加外源褪黑素后其濃度降低的現(xiàn)象，結(jié)合分子生物學(xué)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在未增強(qiáng)UV-B時(shí)，施用外源褪黑素會(huì)抑制脯氨酸的合成，在增強(qiáng)UV-B輻射的條件下，未施加褪黑素的植株中脯氨酸含量低于施加外源褪黑素的植株，其原因可能是雖然施加外源褪黑素會(huì)使脯氨酸的合成基因下調(diào)表達(dá)，但有可能會(huì)間接激活其他途徑，從而合成脯氨酸，因?yàn)榇罅吭囼?yàn)證明，在脅迫環(huán)境中施加外源褪黑素有利于提高脯氨酸的含量［13-15］。精氨酸是參與植物眾多生理過程信號(hào)分子多胺和一氧化氮的前體物質(zhì)，也是植物體內(nèi)重要的氮素儲(chǔ)藏營養(yǎng)物質(zhì)［16］。有研究發(fā)現(xiàn)，外源多胺能夠提高植物的光合色素水平，增強(qiáng)光合能力和抗氧化能力，從而提高植物的耐脅迫能力，保護(hù)植物不受逆境的傷害［17］。一氧化氮是一種脂溶性生物活性分子，能夠在細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散，從而誘導(dǎo)防御基因的表達(dá)，它通過對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行翻譯后修飾及與其他信號(hào)分子的互作來調(diào)控植物的防御反應(yīng)［18］。因此在增強(qiáng)UV-B輻射的條件下，馬鈴薯幼苗可以通過提高精氨酸、脯氨酸含量來應(yīng)對(duì)輻射脅迫［19］。

在本試驗(yàn)中，T2處理組受到增強(qiáng)UV-B輻射后，馬鈴薯植株會(huì)上調(diào)UVR8等相關(guān)基因的表達(dá)量，從而保護(hù)植株免受輻射的損傷，但在T1處理組這些基因都被下調(diào)表達(dá)了。研究發(fā)現(xiàn)，CK組中部分基因是上調(diào)表達(dá)的，表明馬鈴薯幼苗自身的內(nèi)源褪黑素也可以上調(diào)部分UV-B受體基因的表達(dá)量，但是外源褪黑素的施加并不利于UVR8等相關(guān)基因的表達(dá)。2002年人們才發(fā)現(xiàn)UV-B受體UVR8的存在，編碼UVR8的七葉螺旋槳蛋白首先從擬南芥中的UV-B超敏突變體（uvr8-1）中被鑒定出來。在沒有UV-B輻射的情況下，UVR8以二聚體的形式存在于細(xì)胞質(zhì)中，二聚體之間通過二聚體界面上帶電氨基酸間的鹽橋連接在一起，當(dāng)UVR8中特定色氨酸吸收UV-B射線后，同型二聚體變?yōu)榛钚詥误w并與組成型光合蛋白1（COP1）相互作用以啟動(dòng)UVR8依賴性信號(hào)傳導(dǎo)，UVR8的C端有27個(gè)氨基酸的區(qū)域與COP1的C端wd40重復(fù)結(jié)構(gòu)域結(jié)合，在受到UV-B輻射后，COP1可引導(dǎo)UVR8進(jìn)入細(xì)胞核，UVR8和COP1之間的相互作用也需要對(duì)靶基因進(jìn)行正向調(diào)控，包括HY5、HY5同源基因（HYH），它們編碼轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)控UVR8介導(dǎo)反應(yīng)的1個(gè)基因子集［20］。目前，關(guān)于UVR8在植物體內(nèi)的生理功能的研究主要包括抑制下胚軸的生長、促進(jìn)花青素和類黃酮的積累等［21］。類黃酮是植物抵御UV-B輻射增強(qiáng)的主要物質(zhì)，對(duì)類黃酮含量的測定結(jié)果也表明，增強(qiáng)UV-B輻射會(huì)使類黃酮含量升高，前面的分子數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，次生代謝產(chǎn)物的合成基因被上調(diào)表達(dá)，而類黃酮是重要的次生代謝產(chǎn)物。綜合分析發(fā)現(xiàn)，類黃酮含量升高的原因是次生代謝產(chǎn)物的合成基因被上調(diào)表達(dá)、UVR8和UV-B受體被激活從而調(diào)控與類黃酮合成相關(guān)的下游基因的表達(dá)。因此，在增強(qiáng)UV-B輻射的條件下，可激活UVR8等UV-B受體來應(yīng)對(duì)UV-B輻射的加強(qiáng)。在T1、T2處理組中，大量抗氧化物基因都上調(diào)表達(dá)，如與抗壞血酸和谷胱甘肽合成相關(guān)的基因，在前面的試驗(yàn)中測定抗壞血酸、谷胱甘肽的含量發(fā)現(xiàn)，在施加外源褪黑素、增強(qiáng)UV-B輻射處理下，其含量升高，表明施加外源褪黑素、增強(qiáng)UV-B輻射都可以提高馬鈴薯幼苗合成抗氧化物質(zhì)的能力。在T2處理組中下調(diào)表達(dá)的基因在T3處理組中上調(diào)表達(dá)，說明在合成抗氧化物質(zhì)時(shí)，施加外源褪黑素和增強(qiáng)UV-B輻射的作用可以互補(bǔ)。

4 結(jié)論

通過對(duì)GO功能聚類分析及KEGG功能聚類分析，發(fā)現(xiàn)褪黑素可以促進(jìn)馬鈴薯植株中纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸的生物合成量及精氨酸、脯氨酸的代謝，并可提高內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上蛋白質(zhì)的加工水平，促進(jìn)抗氧化物質(zhì)基因的表達(dá)，激活UVR8等與UV-B輻射相關(guān)的響應(yīng)基因來促進(jìn)馬鈴薯植株生長。

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