分蘖是禾本科作物生长发育过程中形成的一种特殊分枝特性,其发生可以被分为分蘖芽形成和分蘖芽伸长生长两个过程。分蘖芽的形成一般不受外界因素影响,而形成后的伸长生长过程则受到多种因素的调控,植物(内源)激素就是调控分蘖芽的伸长生长的重要因素之一。甘蔗作为禾本科植物中的一种,同样具有分蘖特性,然而,作为蔗区的主栽品种新台糖22分蘖能力较差,不适应机械化种植,鉴于此,通过研究植物生长促进剂对甘蔗植株幼苗的作用效果,了解其对甘蔗分蘖的促进作用机理,对于生产实践上合理调控甘蔗分蘖的发生具有重要意义。本研究采用组培、大田等实验方式,通过不同浓度的氮素、DA-6、6-BA处理甘蔗组培苗,研究了不同处理时间甘蔗幼苗植物内源激素(CTK、IAA)和平均分蘖率的变化,探讨植物生长促进剂DA-6对甘蔗分蘖的影响以及促进机理。在此基础上,以组培实验部分样品作为转录组测序实验材料,通过高通量RNA-Seq测序技术,从整体水平研究甘蔗幼苗基因的功能,实验还筛选克隆了一个甘蔗分蘖相关基因ScTB1,对于深入研究甘蔗分蘖的分子机理具有重要意义。主要研究结果与结论如下:1、处理第20d样品结果中,空白组样品平均分蘖率为1.1333,DA-6处理组样品分蘖数目明显增加,最适处理浓度为10mg/L,其对甘蔗幼苗分蘖的促进作用比空白组提高了 1.53倍,6-BA最适处理浓度为2 mg/L,而氮素对甘蔗幼苗分蘖的影响效果不显著,没有达到5%显著水平。此外,结合甘蔗幼苗株高的统计数据可以看出,甘蔗幼苗植株分蘖的增多一般会降低植株的株高。2、在处理前期,氮素、DA-6和6-BA在提高甘蔗内源激素CTK进而促进甘蔗幼苗分蘖方面作用不明显;在处理中后期,处理组样品的CTK含量逐渐升高,从而促进植株分蘖的发生。结合植物内源激素的测定和甘蔗幼苗平均分蘖率的统计结果来看,处理组样品平均分蘖率相比激素含量具有滞后效应(滞后5天),即内源激素变化在前,分蘖数目变化在后。总体来说,这些结果表明CTK可能是调控甘蔗幼苗分蘖发生的主要影响因素。3、以处理组部分组合为实验材料,利用高通量RNA-seq测序技术,18各个样品转录组测序共获得170.93Gb的数据量,组装后共得到164,113条Unigene,对Unigene进行注释,共获得99,247个有注释信息的Unigene,比对上的Unigene涉及细胞组分、分子功能和生物学过程三大功能分类。此外,将本次实验测序结果与NCBI中其他物种分蘖相关基因序列进行比对,挖掘到了一系列甘蔗分蘖相关基因表达序列,包括ScMOC1、ScPIN、ScTB1、D27基因序列,这为深入研究甘蔗分蘖的分子机制奠定了理论基础。本研究中,另有64,966条Unigene没有明确的注释信息,推测可能是由于甘蔗全基因组测序尚未完成,有一部分基因的功能尚有待于研究。4、结合转录组测序结果以及NCBI数据库,本次实验从ROC22克隆到了一个分蘖相关基因ScTB1(GeneBank:KJ865400),测序结果显示,该基因cDNA序列全长1,167bp,编码382个氨基酸。生物信息学分析表明,ScTB1编码的蛋白理论等电点为8.06,二级结构中无规则卷曲比例最高,没有信号肽,为不稳定的亲水性蛋白。荧光定量PCR分析发现,ScTB1基因在甘蔗不同品种以及同一品种不同组织部位中均有表达,且在基部腋芽中表达量最高,该基因在ROC22中的表达量是根部的470倍、叶片的266倍,推测该基因抑制腋芽到分蘖形成的生长发育过程,故其在在基部腋芽中表达量较高,维持基部腋芽的休眠状态。上述研究结果初步分析了植物生长促进剂DA-6对甘蔗幼苗分蘖的作用机制以及利用转录组高通量测序技术从整体水平研究甘蔗幼苗生长发育相关基因(特别是甘蔗幼苗分蘖相关基因)的表达情况,挖掘出甘蔗植株中分蘖相关基因,为后续深入探讨甘蔗植株分蘖的分子机理奠定基础。