植物激素对茶树春季新梢生长发育的调控作用研究_李聪聪.pdf

茶叶科学 2023，43（3）：335348 Journal of Tea Science www.tea- 收稿日期：2023-02-15 修订日期：2023-03-20 基金项目：国家自然科学基金项目（32172632，31972461）、中国农业科学院基本科研业务费专项（Y2021PT07）、农业科技创新工程（CAAS-ASTIP-2021-TRICAAS）作者简介：李聪聪，女，硕士研究生，主要从事茶树生物技术方面的研究。*通信作者：； 植物激素对茶树春季新梢生长发育的调控作用研究 李聪聪1,2，王浩乾1,2，叶玙璠1,2，陈瑶1，任恒泽1，李宇腾1,2，郝心愿1*，王新超1，曹红利2,3，岳川2,3*1.中国农业科学院茶叶研究所/国家茶树改良中心/农业农村部特种经济动植物生物学与遗传育种重点实验室，浙江 杭州 310008；2.福建农林大学园艺学院，福建 福州 350002；3.西南大学食品科学学院，重庆 400715 摘要：激素在植物生长发育调控中发挥重要作用，为明确不同激素对茶树新梢生长发育的影响，挖掘参与调控这一过程的主要通路和关键基因，以龙井 43 为试材，在茶树处于萌动期时分别进行 100 molL-1脱落酸（ABA）、100 molL-1赤霉素（GA3）和 100 molL-1吲哚-3-乙酸（IAA）喷施处理，观察新梢萌发表型，并对处理后第 7 天的新梢进行转录组测序分析。结果显示，外源 ABA 处理抑制新梢生长，处理 7 d 后芽长极显著短于对照；GA3和 IAA 处理则具有促进作用，GA3处理 7 d 芽长极显著长于对照，IAA 处理 14 d 芽长极显著长于对照。转录组分析表明，ABA 处理新梢中的氨基酸生物合成通路、GA3处理的氧化磷酸化通路和光合作用通路及 IAA 处理的类黄酮生物合成通路是差异基因富集的主要通路；植物激素通路、光合作用通路相关的 GAI、PSBO2、PSBQ-2和 PSBP-1可能是参与新梢生长发育的关键基因。对部分候选基因的表达模式进行实时荧光定量验证，表明转录组分析结果可靠。以上研究明确了激素影响茶树新梢生长发育的主要通路和关键基因，将为全面揭示茶树新梢生长发育调控机制提供理论依据。关键词：茶树；脱落酸；赤霉素；吲哚-3-乙酸；转录组；生长发育中图分类号：S571.1；Q946.885 文献标识码：A 文章编号：1000-369X(2023)03-335-14 Study on the Regulation Roles of Plant Hormones on the Growth and Development of Tea Shoots in Spring LI Congcong1,2,WANG Haoqian1,2,YE Yufan1,2,CHEN Yao1,REN Hengze1,LI Yuteng1,2,HAO Xinyuan1*,WANG Xinchao1,CAO Hongli2,3,YUE Chuan2,3*1.Tea Research Institute,Chinese Academy of Agriculture Sciences/National Center for Tea Improvement/Key Laboratory of Biology,Genetics and breeding of Special Economic Animals and Plants,Ministry of Agriculture and Rural Affairs,Hangzhou 310008,China;2.College of Horticulture,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China;3.College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China Abstract:Hormones play important roles in the regulation of plant growth and development.In order to clarify the effects of different hormones on the growth and development of tea shoots in spring,and to identify the main pathways and key genes involved,tea cultivar Longjing 43 was used as the experimental materials,and treated with 100 molL-1 ABA,100 molL-1 GA3 and 100 molL-1 IAA respectively in the sprouting period.The phenotypic characteristics of buds were determined,and the buds at the 7th day after treatments were investigated using RNA-Seq technique.The results show that exogenous ABA treatment inhibited the germination and growth of shoots,and the length of shoots was significantly shorter than the control after 7 days after treatment.On the other DOI:10.13305/ki.jts.2023.03.002336 茶 叶 科 学 43 卷 hand,GA3 and IAA treatments had a promoting effect,and the bud length was significantly extended on the 7th day after GA3 treatment and on the 14th day after IAA treatment.RNA-Seq analysis indicates differentially expressed genes were mainly enriched in amino acid biosynthesis pathway under ABA treatment,oxidative phosphorylation pathway and photosynthesis pathway under GA3 treatment,and flavonoid biosynthesis pathway under IAA treatment.GAI,PSBO2,PSBQ-2 and PSBP-1 related to plant hormone and photosynthesis pathways might be the key genes involved in shoot growth and development.The real-time fluorescence quantitative PCR results of some candidate genes were consistent with the RNA-Seq results.The above studies identified the main pathways and key genes involved in the hormone regulation on tea shoot growth and development,which provided a theoretical basis for deeply revealing the regulation mechanism of tea shoot growth and development.Keywords:Camellia sinensis,ABA,GA3,IAA,RNA-Seq,growth and development 茶树（Camellia sinensis）是一种叶用经济作物，春季萌发的新梢内含物丰富，是名优茶最主要的加工原料。新梢发育过程受植株的内外因素影响，既关乎茶叶的产量和品质，也关乎茶叶的采收周期。目前有关茶叶新梢发育调控机理研究鲜有报道，植物激素在新梢发育中的作用和相关基因鉴定还有待深入研究。植物激素是植物体内产生的一些微量且在自身生理过程中发挥重要调节作用的有机化合物，分别或协同调控植物的生长发育和分化1。激素在植物生长发育的不同阶段发挥不同的作用，参与的主要生理过程包括种子的休眠和萌发2、果实的生长发育3以及植物的衰老4等。通过对低芽表型陆地棉和高芽表型突变体陆地棉腋芽进行转录组测序发现，大量的差异表达基因与激素代谢和激素信号转导有关5，表明内源激素是棉花腋芽生长的主要因素。研究表明，赤霉素（GA）6、脱落酸（ABA）7和吲哚-3-乙酸（IAA）8是参与腋芽生长调控的主要激素。GA 在多年生木本植物芽的萌发生长方面起着积极的调节作用；麻风树、木瓜树及其他一些植物进行 GA 处理后，能够显著促进其侧芽的生长9。缺乏 ABA 生物合成基因的拟南芥突变体表现出分枝增加表型，表明ABA 是拟南芥腋芽生长的负调节剂10，同样对 ABA 敏感性降低的转基因杨树也表现出增强的分枝表型11。IAA 会抑制腋芽的激活8，是维持顶端优势的主要信号12。对完全不分枝的突变体杉木研究发现，在芽休眠解除期间，IAA 在突变体的顶端茎中积累，并通过细胞分裂素信号通路来增加 ABA 的含量进而抑制腋芽的生长13。在茶树新梢研究中发现，对茶树外源喷施 GA 和 IAA 后，新梢生长量增加14-15，内源 ABA 在茶树新梢生长的过程中含量逐渐下降14。虽然 ABA、GA 和 IAA在茶树新梢生长中的作用得到了初步证实，但是激素调控茶芽发育的分子机理仍不清楚。为明确不同激素影响茶树新梢生长发育的主要通路和关键基因，本研究以参与植物生长发育调控的 3 种主要激素 ABA、GA3和 IAA 为研究对象，在茶树越冬芽萌动期进行外源激素喷施后，检测分析处理新梢的表型变化和表达谱差异，拟揭示 3 种激素在茶树新梢发育中的主要作用和调控途径，结合表达模式分析，深入挖掘参与新梢发育调控的关键基因，为阐明激素调控茶树新梢发育的分子机制提供理论依据。1 材料与方法材料与方法 试验于 2022 年 3 月在中国农业科学院茶叶研究所国家茶树改良中心进行。1.1 试验材料 选用龙井 43 为供试品种，选择栽培管理等同、长势一致的自然越冬 5 年生盆栽苗。1.2 试验处理 在越冬茶树萌动期（2022 年 3 月 10 日），3 期 李聪聪，等：植物激素对茶树春季新梢生长发育的调控作用研究 337 选用 ABA（Simga A1049，美国）、GA3（BBI Life Sciences，德 国）和 IAA（BBI Life Sciences，德国）3 种激素，分别称取一定质量的 ABA、GA3、IAA 分别溶于 95%的酒精，再用纯净水定容，终浓度为 100 molL-1，对盆栽茶树进行喷施处理，以纯净水为对照，处理当日早中晚喷施 3 次，每次以液珠滴下为准。于处理后 7 d 取茶树腋芽用于转录组分析，每个处理设 3 个生物学重复，所取样品放入液氮速冻后80 保存。在处理后第 7 天、第 14天、第 21 天时拍照鉴定表型并记录。1.3 总 RNA 的提取 总 RNA的提取采用多糖多酚植物总 RNA提取试剂盒（TIANGEN，China），用超微量分光光度计（Nanodrop 2000c）检测 RNA 的浓度，利用 Agilent 5400 片段分析仪一同来检测 RNA 的完整性。1.4 转录组建库及测序分析 样品送北京诺禾致源生物信息科技有限公司进行建库测序。建库使用 NEBNext Ultra RNA Library Prep Kit for Illumina试剂盒，使用 Qubit2.0 Fluorometer 和 Agilent 2100 bioanalyzer 进行构建文库质量检测，Illumina NovaSeq 6000 平台测序。经过原始数据过滤、测序错误率检查、GC 含量分布检查，获得高质量的序列数据（Clean reads）。利用 HISAT2 软件将 Clean reads 与参考 基因组（茶树龙井 43 基因组）16进行比对，获取 Reads 在参考基因组上的定位信息。使用FeatureCounts v.1.5.0-p3 计算每千个碱基的转录每百万映射读取的 fragments（FPKM值）。采用 DESeq2 来筛选差异表达基因（DEGs），差 异 基 因 分 析 首 先 对 原 始 的readcount 进行标准化（Normalization），然后通过统计学模型进行假设检验概率（P-value）的计算，最后进行多重假设检验校正（BH），得到 FDR 值（错误发现率）。差异基因的筛选条件为 P-value0.05 且|log 2fold change|0。采用 clusterProfiler 软件对差异基因集进行GO 功能富集分析，KEGG 通路富集分析。1.5 基因表达检测 为验证转录组数据的可靠性，对部分表达差异基因进行基因表达水平验证，通过 NCBI（https:/www.ncbi.nlm.nih.gov/tools/primer-blast）设计 qRT-PCR 引物（表 1）并用 qRT-PCR和琼脂糖凝胶电泳检验引物设计的特异性。以茶树为 CsPTB 作为内参基因17，荧光定量反应体系 SYBR Mix（Takara）5.0 L、cDNA 2 L、上下游引物（10 molL-1）各 1 L，加水至终体积 10 L。每个样品包含 3 个生物学重复，2 个技术重复。充分混匀后进行短暂离心，于LightCycler 480实时荧光定量 PCR 仪上进行 PCR 扩增，反应程序：95 预变性 10 min；95 变性 10 s，60 退火 15 s，72 延伸 15 s，循环 45 次。基因相对表达量采用TC-2方法计算。表 1 荧光定量 PCR 引物设计序列 Table 1 Primer sequences of candidate genes used for real-time fluorescence quantitative PCR 基因 ID Gene ID 基因名称 Gene name 正向引物 Forward primer sequence(5-3)反向引物 Reverse primer sequence(5-3)Cha08g014580 PPC3 CAAACTGTCGATCTGGTCTT CTCATCTGTCCGAAAGGCAG Cha08g007870 PPCK1 TTCCGACCAGGATTTTTAGG TCAGGTCGGATCATTCATTG ChaUn17484.1 GSH1 CAAATTCAGGAGTATGGCAC CTTTCGTCAATGGCTCTGTA Cha15g010990 CER3 TTCAAACATCATCAAAGCCG TTACTTGAATCCACGAACCC ChaUn28868.1 GSTF2 AAACTTGCAAAGCCTCATGG CTTCTTCTGCATATCAAGCAC Cha01g022730 UGT71B6 CTTTCATGGTTAGACGACCA TCTCTAACCCATCTCCAAGT Cha10g013270 MBD9 TTTCTTGAGGAAGTGCCGAG CATCAAGGAGAGAGTGCCTTTTG Cha14g004760 HB-7 TTGCTTCGAGATATAGTGGC GAATTTTCGGGCATCATAGG Cha08g00166 CsPTB1 ACCAAGCACACTCCACACTATCGTGCCCCCTTATCATCATCCACAA 338 茶 叶 科 学 43 卷 1.6 数据分析及作图 使用 Photoshop 进行新梢表型图的排版和标注，Excel 进行数据处理及显著性分析（t-test检验），NovoMagic 数据分析云平台进行 GO和 KEGG 的图片制作，Prism 6.0（GraphPad，美国）绘制基因表达图。2 结果与分析结果与分析 2.1 3 种激素处理对茶树新梢发育的表型影响 为探究 3 种激素对茶树新梢生长发育的影响，对处于萌动期的茶树进行外源喷施ABA、GA3和 IAA 处理并检测腋芽的长度，结果如图 1 和图 2 所示。外源 ABA 处理抑制新梢萌发生长，与对照组相比，外源 ABA 处理 3 周内均可抑制茶树新梢萌发生长，且抑制 效果在处理第 1 周时最显著（图 1B，图 2）；GA3和 IAA 处理对新梢萌发生长具有促进作用，外源 GA3处理后 3 周内均可促进茶树新梢的生长，其中，前两周内芽长都具有极显著差异水平；外源 IAA 处理后第 2 周芽长极显著伸长（图 1C，图 2）。2.2 转录组数据分析 利用 Illumina NovaSeq 6000 测序平台对已经构建好的 12 个 cDNA 文库进行测序，得到（4 158.74 990.1）万条不同数目的原始序列。数据过滤后得到（4 016.74 937）万条有效序列，过滤碱基数量在 6.03G7.1G，并且过滤序列 Q20 在 96.95%以上，Q30 在 91.43%以上，整体错误率在 0.03%，表明测序结果可靠，可用于后续分析（表 2）。基于处理组与 注：A.处理前（0 d）腋芽的状态，B.处理后第 7 天腋芽的状态，C.处理后第 14 天腋芽的状态，D.处理后第21 天腋芽的状态 Note:A.Axillary bud status before treatments(0 d),B.Axillary bud status on the 7th day after treatments,C.Axillarybud status on the 14th day after treatments,D.Axillary bud status on the 21st day after treatments 图 1 激素处理的芽萌发表型 Fig.1 The phenotype of sprouting buds after hormone treatments 3 期 李聪聪，等：植物激素对茶树春季新梢生长发育的调控作用研究 339 表 2 转录组数据质量 Table 2 The quality of the transcriptome data 样本 Sample 原始序列数 Raw_reads 有效序列数 Clean_reads 有效碱基 Clean_bases 整体测序错误率 Error_rate Q20/%Q30/%GC 含量/%GC_content CK-7d-1 41 587 626 40 917 406 6.14G 0.03 97.15 91.85 43.69 CK-7d-2 46 944 642 46 131 602 6.92G 0.03 96.98 91.51 43.82 CK-7d-3 47 347 176 46 425 324 6.96G 0.03 96.98 91.56 43.73 ABA-7d-1 46 830 610 46 207 034 6.93G 0.03 96.95 91.49 44.19 ABA-7d-2 47 934 186 47 352 644 7.1G 0.03 97.03 91.68 44.42 ABA-7d-3 45 467 494 45 002 638 6.75G 0.03 96.91 91.41 44.33 IAA-7d-1 45 393 724 44 844 446 6.73G 0.03 97.07 91.75 44.21 IAA-7d-2 499 01 080 49 370 614 7.41G 0.03 97.03 91.69 43.93 IAA-7d-3 42 253 184 41 406 626 6.21G 0.03 97.22 91.91 44.15 GA3-7d-1 45 674 666 44 986 442 6.75G 0.03 97.33 92.26 44.46 GA3-7d-2 41 100 358 40 167 336 6.03G 0.03 96.94 91.43 44.37 GA3-7d-3 42 883 978 41 878 360 6.28G 0.03 96.95 91.45 44.08 合计 Total 543 318 724 534 690 472 80.21G/对照的 3 种比较分析，获得 10 232 个差异表达基因（P-value0.05 且|log 2 fold change|0）。其中，GA3处理组的差异基因多于 ABA和 IAA处理组的差异基因，3 种激素处理都是上调的差异基因数大于下调的差异基因数（图 3A）。2.3 差异表达基因 GO 与 KEGG 功能富集分析 为进一步分析预测差异基因的生物功能，对 ABA vs CK、GA3 vs CK 和 IAA vs CK 3 组分别鉴定出的 1 986、2 307 个和 597 个独有差异基因进行了 GO 富集分析和 KEGG 途径分析（图 3B）。对于 GO 和 KEGG 功能富集分析，各选出富集程度最显著的 20 个条目进行展示。2.3.1 ABA 处理的差异基因富集分析 GO 富集主要在细胞氨基酸代谢过程、-氨基酸代谢过程、天冬氨酸家族氨基酸代谢过程、细胞氨基酸生物合成、含硫氨基酸生物合成、-氨基酸生物合成、天冬氨酸家族氨基酸生物合成、色氨酸家族氨基酸生物合成以及多肽生物合成。对于 KEGG 功能富集分析，最显著富集的通路是氨基酸生物合成，这与 GO功能富集分析一致（图 4）。注：*P0.05,*P0.01Note:*P0.05,*P0.01处理 Treatment腋芽长度 Length of axillary bud CKABAGA3IAACKABAGA3IAACKABAGA3IAACKABAGA3IAA8 6 4 2 0 图 2 激素处理后芽的长度 Fig.2 Bud length after hormone treatments0 d 第 7 天 the 7th day 第 14 天 the 14th day 第 21 天 the 21st day 340 茶 叶 科 学 43 卷 2.3.2 GA3处理的差异基因富集分析 GO 功能显著富集主要有 ATP 酶活性、与物质跨膜运动相结合的 ATP 酶活性、与物质的运动相结合的 ATP 酶活性、初级活性跨膜转运体活性、p-p 键水解驱动的跨膜转运蛋白活性、线粒体质子转运 ATP 合成复合物通路。对于 KEGG 功能富集分析，显著富集的通路有氧化磷酸化和光合作用中的相互作用，这与GO 功能富集分析一致（图 5）。2.3.3 IAA 处理的差异基因富集分析 GO 功能显著富集的主要有细胞分解代谢、氧化酸代谢、有机酸分解代谢和细胞氨基酸代谢。对于 KEGG 功能分析，显著富集的通路主要有类黄酮的生物合成（图 6）。图 3 差异表达基因统计分析 Fig.3 Statistical analysis of differentially expressed genesABA vs CKIAA vs CK GA vs CK BABA vs CK IAA vs CK GA vs CK3000200010000差异表达基因数 Number of differentially expressed genes 上调 Up 下调 DownA 图 4“ABA vs CK”差异表达基因的 GO 与 KEGG 通路分析 Fig.4 GO and KEGG pathway analysis of differentially expressed genes of ABA vs CK 3 期 李聪聪，等：植物激素对茶树春季新梢生长发育的调控作用研究 341 2.4 萌动芽响应激素的差异表达基因 2.4.1 植物激素信号转导途径及相关基因 ABA激 素 处 理 茶 树 萌 动 芽7 d后RNA-Seq 结果显示，多个植物激素信号转导途径中的基因表达存在差异（图 7）。其中生长素信号通路响应最为显著，生长素的输入载体 AUX1 编码基因 ChaUn7152.1 上调表达，Cha10g004610 下调表达。生长素早期响应因子SAUR编码的基因Cha13g005200、Cha08g018660上调表达，Cha06g001420 下调表达；Aux/IAA图 5“GA vs CK”差异表达基因的 GO 与 KEGG 通路分析 Fig.5 GO and KEGG pathway analysis of differentially expressed genes of GA vs CK 图 6“IAA vs CK”差异表达基因的 GO 与 KEGG 通路分析 Fig.6 GO and KEGG pathway analysis of differentially expressed genes of IAA vs CK 342 茶 叶 科 学 43 卷 图 7 KEGG map 分析植物激素信号转导相关的差异表达基因 Fig.7 KEGG map analysis of differentially expressed genes related to plant hormone signal transduction 3 期 李聪聪，等：植物激素对茶树春季新梢生长发育的调控作用研究 343 编码基因 Cha12g002960 上调表达；ARF 编码基因 Cha07g010980、Cha01g025320 均上调表达；GH3 编码基因 Cha11g001650、ChaUn5814.1、Cha05g009180 和 Cha08g015920 上调表达，Cha08g015920 下调表达。在油菜素内酯信号通路中，受体激酶BAK1 编码基因 Cha02g013480 下调表达。类受体胞质激酶 BSK3 编码基因 Cha02g018990、Cha09g000720 上调表达，ChaUn5480.11 下调表 达。周 期 蛋 白CYCD3编 码 的 基 因Cha01g019170 表达上调、Cha09g003380 下调表达。在水杨酸合成-降解途径中，水杨酸受体 NPR1 编码基因 Cha14g009990 上调表达、Cha07g000170 下调表达。转录因子 TGA 编码基因 Cha11g003270 下调表达。在细胞分裂素信号转导途径中，磷酸转运蛋白 AHP 编码基因 Cha06g010480 上调表达，A-ARR 蛋白编码基因 Cha10g001940、ChaUn7487.1 下调表达。在茉莉酸信号通路中，关键的调节因子 JAZ编码基因 Cha15g011110 上调表达。在 GA 信号通路中，关键成员蛋白 DELLA 编码基因Cha14g012470（GAI）下调表达。在 ABA 信号转导途径中，第二信使 PP2C 编码基因Cha06g013790 下调表达。2.4.2 光合作用信号转导途径及相关基因 光合作用信号通路中的光反应模块中，富集于光系统中大量的差异表达基因均上调表达，其中包括 PSBR 编码基因 Cha08g018420，PSBW 编码基因 Cha13g007540、Cha11g010980，PSBO 编码基因 Cha01g020400（PSBO1）、Cha03g016410（PSBO2）、PSBP 编码基因Cha05g016390，PSBQ 编码基因 Chaun4943.2（PSBQ-2）。除了光系统的差异基因上调表达，光系统的差异基因也上调表达，其中包括 PSAD 编码基因 Cha09g015530，PSAO编码基因 Cha13g005990，LHCA 编码基因Cha05g011790、Cha03g010840、Cha15g003570，PSAO 编码基因 Cha13g005990 均上调表达。卡 尔 文 循 环 中Cpn60beta2编 码 基 因Cha01g023840、Cha13g009810 上调表达，RCA编码基因 Cha11g006560 上调表达，PTAC14编码基因 Cha07g000840 上调表达，果糖二磷酸醛缩酶 FBA 编码基因 Cha02g017780、Cha10g008000均 上 调 表 达。萌 发 缺 陷EMB3119 编码基因 Cha02g008250 上调表达，磷酸三酯异构酶 TIM 编码基因 Cha02g018040上调表达。叶绿体中 2-磷酸甘油酸磷酸酶PGLP2 编码基因 Cha07g015500，伴侣蛋白CPN60A 编码基因 Cha13g005110 上调表达，过氧化物酶体中羟基丙酮酸还原酶 HPR 编码基因 Chaun10015.2、乙醇酸氧化酶 GOX1 编码基因 Cha05g011660和丙氨酸-2-氧戊二酸氨基转移酶 AOAT2 编码基因 Cha02g000210 均上调表达（图 8）。2.4.3 类黄酮信号转导途径及相关基因 类黄酮生物合成信号通路中，木质素相关的差异基因全部上调表达，包括苯丙氨酸解氨酶PAL编 码 基 因Cha08g005720、Cha13g004970、Cha01g002680、Cha11g004750、Cha10g006940、Cha04g019190，肉桂酸-4-羟化酶 C4H 编码基因 Cha04g013980，肉桂醇脱氢酶 CAD 编码基因 Cha13g011050、Cha03g012950和 CCR 编码基因 Cha03g007510。黄酮醇合成酶 FSL 编码基因 Cha04g009620 上调表达，UDP-葡萄糖转移酶编码基因 Cha04g012480、Cha12g011140、Cha12g001840、Cha02g015810、Cha04g021950、Cha06g015420、Chaun10809.1、Cha04g003460上调表达，黄烷酮3-羟化酶F3H编码基因 Cha01g016660、Cha09g001340 上调表达。无色花青素还原酶 LAR 编码基因Chaun10521.1、Cha03g011900、Cha09g002140、Chaun37508.1 均上调表达（图 9）。2.5 差异表达基因 RT-qPCR 验证 为了进一步验证转录组数据的准确性，从3 个激素处理的各个转录组数据中选取了差异极显著的 8 个差异基因，分别是 UGT71B6、GSTF2、MBD9、HB-7、PPCK1、PPC3、GSH1、GER3 进行 qRT-PCR 验证。如图 10 所示，8344 茶 叶 科 学 43 卷 个差异表达基因的荧光定量表达水平的变化与转录组基因丰度变化趋势一致，进一步验证了转录组测序数据的可靠性。图 9 MAPMAN 分析类黄酮生物合成相关的差异表达基因 Fig.9 Differentially expressed genes related to flavonoid biosynthesis identified by MAPMAN analysis图 8 MAPMAN 分析光合作用途径相关的差异表达基因 Fig.8 Differentially expressed genes associated with photosynthetic pathways identified by MAPMAN analysis3 期 李聪聪，等：植物激素对茶树春季新梢生长发育的调控作用研究 345 3 讨论讨论 前人研究表明，外源喷施 GA 能够促进休眠解除，喷施 ABA 能够延迟芽萌发2,18。对草本植物绿豆的研究中，喷施 ABA 显著降低了株高，缩短了节间长度19。潘根生等20研图 10 8 个差异表达基因的表达水平验证 Fig.10 Verification of the expression levels of 8 differentially expressed genes FPKM 值 FPKM valueFPKM 值 FPKM valueFPKM 值 FPKM valueFPKM 值 FPKM value处理 Treatment 处理 Treatment 处理 Treatment 处理 Treatment 相对表达量 Relative expression相对表达量 Relative expression相对表达量 Relative expression相对表达量 Relative expressionFPKM 值 FPKM valueFPKM 值 FPKM valueFPKM 值 FPKM valueFPKM 值 FPKM value处理 Treatment 处理 Treatment 处理 Treatment 处理 Treatment 相对表达量 Relative expression相对表达量 Relative expression相对表达量 Relative expression相对表达量 Relative expression346 茶 叶 科 学 43 卷 究发现，茶树叶面喷施 GA3后，新梢的生长量增大，生长速率加快。叶面喷施 IAA 能够促进 F1 代苜蓿种子的萌发，其是通过调控萌发过程中内源激素 ABA 和 GA 的变化从而影响种子的萌发和生长21。本研究中，在茶芽处于萌动期时，喷施 ABA 7 d 后观察到显著的芽抑制表型，喷施 GA3 7 d 后观察到明显的芽生长促进表型。喷施激素 14 d 的结果表明，茶树对于外源激素的响应是一个短期的反应，ABA 处理对于新梢的抑制作用也会不断地减弱。GA3处理的新梢中生长积极调节因子在不断的积累，更加增强了新梢的发育。IAA 处理可能调控了芽萌发过程中内源激素 GA 含量的增加从而影响芽萌发过程。可见，GA3和IAA 对春季茶芽萌发生长有正向的调控作用，ABA 的作用相反。ABA 处理茶树新梢中植物激素信号转导通路 GAI 基因存在显著差异表达。DELLA 蛋白作为植物特有的转录因子，在 GA 信号转导途径中 GA 主要通过降解此蛋白来调节植物的生长发育。拟南芥 GAI 突变体对 GA 信号不敏感，植株表现出不正常的矮化表型22。在烟草中过表达 DkGAI2 会出现植株矮化、节间缩短等表型，转基因烟草植株中 GA4的含量降低，说明 DkGAI 主要通过降低 GA4的含量从而引起植株矮化23。本研究同样发现 GAI在 ABA 处理 7 d 下调表达。ABA 处理的茶芽中筛选到的 GAI 基因，可能是 ABA 处理茶芽生长受到抑制的内部原因。激素同样参与植物的光合作用调控。研究表明，外源施用 GA3能提升大豆植株的光合活性24。外源施用 GA3还可以提高水稻叶片中叶绿素总量以及叶绿素 a 的含量25。但是外源 GA 施用对光合作用的调控机制目前还不清楚。本研究中，GA3处理的茶芽间距伸长，表现为生长促进性表型。GA3处理的茶芽中光合通路途径中的大多数基因上调表达，其中，PSBO 蛋白是唯一放氧必需的外周蛋白，与PSBQ、PSBP 共同组成一个放氧复合体，以利于维持放氧反应的无机辅因子，是高等植物放氧所必须的26。光合作用通路中 PSBO2、PSBQ-2和PSBP-1 基因的上调增强了茶芽的光合效率，促进了茶芽伸长。因此，GA3处理的茶树可能通过加强光合作用为茶芽生长发