甘薯高氮徒长的生理机制和转录组分析研究

　　

摘要： 甘薯是我国重要的粮食与经济作物，高氮环境下容易茎叶旺长而造成产量、品质降低。本研究以不易徒长品种徐薯32号和易徒长品种徐紫薯8号为试验材料，设置不同施氮肥水平(0、80、200 kg hm^?2)处理，测定甘薯徒长表型和碳氮含量变化，通过转录组测序进行相关代谢途径和徒长候选基因挖掘分析，并对测序结果进行RT-qPCR验证。结果表明，与徐薯32号相比，高氮处理下徐紫薯8号地上部生长更加旺盛，块根产量显著降低，徒长情况严重。高氮处理使2个品种茎尖的氮含量增加而可溶性糖含量降低，碳氮代谢途径基因表达量显著提高，徐紫薯8号茎尖的碳氮代谢变化更加显著，地上部易受高氮影响。转录组测序表明，正常施氮和高氮处理间存在差异表达基因3852个，对2个品种共同筛选到的1174个差异表达基因进行GO与KEGG通路富集分析，发现差异基因在损伤响应、茉莉酸响应、氨基酸代谢、玉米素生物合成等途径被显著富集，不同甘薯品种对高氮可能存在共同的响应机制。相同处理下，徐薯32号和徐紫薯8号品种间差异表达基因共6998个，对高氮处理筛选到的而正常施氮未筛选到的1186个差异表达基因进行GO与KEGG通路富集分析，发现差异基因在类异戊二烯代谢、激素应答、细胞色素P450、氮代谢、玉米素生物合成等途径被显著富集，进一步筛选到6个甘薯高氮徒长的候选基因(g9506.t1、g14945.t1、g37255.t1、g25587.t1、g7821.t1、g18076.t1)。本研究为解析甘薯高氮徒长的生理机制提供了理论支持，也为选育耐高氮甘薯品种提供了基础。