红光和远红光对萝卜（Raphanus sativus L.）的储根发育及基因表达谱具有不同的影响

《Plant Growth Regulation》：Red and far-red light contrastingly influence storage root development and gene expression profile in radish (Raphanus sativus L.)

摘要

储藏根是二年生和多年生植物特有的地下器官。在大多数根类作物中，根部为储存养分而发生的形态变化具有严格的季节性，并受到光周期和光照质量等环境信号的调控。本研究显示，红光（660纳米，R₆₆₀）和远红光（730纳米，FR₇₃₀）对萝卜（Raphanus sativus L.）的储藏根形成、开花及基因表达模式具有相反的影响：R₆₆₀光促进主根增粗和储藏根的形成，同时抑制开花；而FR₇₃₀光则抑制储藏根的发育并促进开花。在R₆₆₀光条件下生长的萝卜主根中，形成层和木质部薄壁细胞表现出强烈的增殖现象；而在FR₇₃₀光条件下生长的萝卜主根中，木质部薄壁组织大部分转化为厚壁组织。在R₆₆₀光下培育的萝卜主根比在FR₇₃₀光下培育的萝卜主根积累了更多的水溶性糖和淀粉。转录组分析帮助鉴定出了一些参与光照质量调控下主根发育的新基因。R₆₆₀光导致萝卜叶片和根部的关键“开花基因”（如CONSTANS-LIKE、FT、SOC1等）表达下调；同时，一些关键的根发育调控因子（如WOX11、WOX5、LBD3和SCR）在R₆₆₀光条件下在主根中表达上调。许多参与蔗糖代谢和植物激素平衡的基因在R₆₆₀光和FR₇₃₀光下的表达模式也存在显著差异。这些基因表达的变化可能是萝卜在R₆₆₀光和FR₇₃₀光作用下分别向储藏根形成或开花转变的机制基础。我们的研究结果为红光诱导储藏根生长的分子机制提供了依据。