论文部分内容阅读
在我国西北地区,受低温影响,深冬及早春季节,日光温室采光时间仅7小时左右。光照时间短是影响温室作物生长发育及产量形成的重要因素。温室补光已成为提高日光温室园艺作物产量和质量的重要途径。然而,我国温室补光应用研究还处于起步阶段,尚缺乏补光对作物影响的系统研究。有关光强及光质对作物生长发育的研究较多,鲜有不同补光时长对作物生长发育影响的研究。试验以辣椒为试材,采用LED补光,以模拟每天照光7h为对照(CK),研究补光时长(照光7h+补光1 h(T1),7h+补光3 h(T2),7h+补光5 h(T3))对辣椒幼苗生长生理和转录组差异基因表达的影响,揭示不同补光时长影响辣椒生长生理的分子机制。主要取得以下研究结果:1、每天照光7小时后,补光1h、3h和5h均能显著提高辣椒幼苗干物质的积累。补光3h和5h可显著提高辣椒幼苗的株高、根表面积、根投影面积和根体积。与补光1h和5h相比,补光3h可显著提高幼苗总根长和根尖数。补光1h和3h能显著促进辣椒幼苗叶片形态发育。与补光3h较5h相比,补光5h的幼苗叶面积显著小于补光3h处理。补光3h和5h较补光1h及CK相比,可显著提高叶绿素a含量。补光5h的净光合速率、气孔导度均显著低于补光3h。2、叶绿体超微结构表明,补光3h的叶肉细胞中叶绿体数目增加,叶绿体形态以椭球形为主,紧贴着叶肉细胞膜分布,叶绿体之间紧密分布但没有重叠,叶绿体基粒片层堆垛紧密,可见明显的淀粉体积累,叶绿体数目明显增多,光合能力较强。补光3h处理下幼苗叶片的光系统Ⅱ最大量子效率(Fv/Fm)、实际量子产量(ΦpsⅡ)均显著高于补光5h,较补光5h和CK相比,补光3h的调节性能量耗散(Y(Ⅱ))显著低于补光5h和CK。3、RNA-Seq测序表明,T1和CK之间有124个差异基因,其中82个基因显著上调,42个基因显著下调;T2与CK差异基因1283个,其中显著上调705个,显著下调578个;T3与CK差异基因1091个,显著上调553个,显著下调538个。4、T2与T3相比,显著上调347个基因,显著下调590个基因。GO注释分析表明,这些异基因显著富集在15个GO term中,其中包括木葡糖基转移酶活性(xyloglucosyl transferase activity),载脂蛋白(apoplastic),细胞多糖代谢(cellular polysaccharide metabolic)与细胞碳水化合物代谢过程(Cellular carbohydrate metabolic process)和植物的光反应密切相关。CPRF2,Paggis,HLIPS,GIGANTEA,LSH1和FTSH等与植物光反应有关的基因,在不同的处理中表达均有显著差异。5、KEGG Pathway富集分析表明,T2 vs.CK(P<0.05)比较组中,有19个基因显著富集在植物病原互作(Plant-pathogen interaction),9个基因显著富集在玉米素生物合成(Zeatin biosynthesis),24个基因显著富集在植物激素信号转导(Plant hormone signal transduction)等代谢途径中。T2 vs.T3(P<0.05)比较组中,有20个基因显著富集在植物病原互作(Plant-pathogen interaction),5个基因显著富集在倍半萜和三萜生物合成(Sesquiterpenoid and triterpenoid biosynthesis),6个基因显著富集在玉米素生物合成(Zeatin biosynthesis),4个基因显著富集在类黄酮生物合成(Flavonoid biosynthesis)等代谢途径中。6、蛋白质定量分析对照组与T1、T2和T3处理组的DEGs,发现Csp41b,PGM,ASP1,CAP家族,CHLM,MPEC等基因(蛋白)在不同处理幼苗叶片中的表达差异明显,且在蛋白和基因层面表达趋势一致,相关性也较高。