园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (7): 1718-1732.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0645
孙东宇1, 魏冬1, 杨胤延1, 胡彩珠1, 胡志群1, 周东辉2,*(), 周碧燕1,*
收稿日期:
2024-11-03
修回日期:
2025-05-21
出版日期:
2025-07-23
发布日期:
2025-07-23
通讯作者:
基金资助:
SUN Dongyu1, WEI Dong1, YANG Yinyan1, HU Caizhu1, HU Zhiqun1, ZHOU Donghui2,*(), and ZHOU Biyan1,*
Received:
2024-11-03
Revised:
2025-05-21
Published:
2025-07-23
Online:
2025-07-23
摘要: 莲雾生产中“乐斯本”是主要的催花药剂(主要成分氯吡硫磷)。以‘印度红’莲雾为试验材料,探究喷施氯吡硫磷对莲雾成花枝率和花穗数量,叶片丙二醛(MDA)、抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)、可溶性蛋白含量,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性的影响;同时进行了转录组分析。结果表明,喷施1.67 g · L-1氯吡硫磷对‘印度红’莲雾开花起促进作用。氯吡硫磷处理的叶片中SOD和POD活性增强,AsA、GSH和可溶性蛋白含量有所增加。转录组分析结果显示,差异表达基因主要富集在光系统、光合膜等方面,涉及光合作用通路。共选出27个关键差异表达基因,8个与呼吸作用相关、4个与光合作用相关、3个与碳水化合物相关、2个与成花相关、4个与水杨酸相关、1个与生长素相关、3个与脱落酸相关、2个与氧化还原平衡相关。通过构建偏最小二乘结构方程建模(PLS-SEM),发现大部分变量显著相关。氧化还原平衡模块与成花诱导模块之间存在正向关系,其模块中正向调控的关键差异表达基因SsHTH和SsOxr1在莲雾成花诱导过程中起重要的作用。
孙东宇, 魏冬, 杨胤延, 胡彩珠, 胡志群, 周东辉, 周碧燕. 莲雾开花对喷施氯吡硫磷的生理响应以及转录组分析[J]. 园艺学报, 2025, 52(7): 1718-1732.
SUN Dongyu, WEI Dong, YANG Yinyan, HU Caizhu, HU Zhiqun, ZHOU Donghui, and ZHOU Biyan. Physiological Response and Transcriptome Analysis of Wax Apple Flowering to Foliar Application of Chlorpyrifos[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2025, 52(7): 1718-1732.
引物名称 Primer name | 上游引物(5′-3′) Forward primer | 下游引物(5′-3′) Reverse primer |
---|---|---|
β-actin | CTCAATCCCAAGGCGAATA | ACGACCACTGGCATAAAGG |
qSsCUT1 | ACCACATTATCCCCCTCACC | CATCTGGAACTCGACGCTCT |
qSsAlb | TCAAGAAGGCACCCCGATTA | CACCAGGGACCCACTACAGC |
qSsBCB | GGCGGAGTAGTGTAGAGATT | CTATGGGTGATGATGAGGAG |
qSsHTH | TGGACCGTGGCAAATAAGTA | GCAGATGTCAGCCCGAACTC |
qSsACT1 | GTTGTCGCACACGATAGGTT | CAAATGGCTGATGAGGATGT |
qSsPNC1 | TTCCCACAGTTCTTCCTAAT | CGACAACAATCTCTCTCCTC |
qSsGOLS2 | TGCGAGAAGACATGGAGCCA | ACCGATTTCATACTGAGGGG |
qSsARAC7 | CAGTATCCCACAATCCCAAG | ACACCAGCAACAAGTTCCCT |
表1 qRT-PCR分析中使用的引物
Table 1 Primers used in qRT-PCR analysis
引物名称 Primer name | 上游引物(5′-3′) Forward primer | 下游引物(5′-3′) Reverse primer |
---|---|---|
β-actin | CTCAATCCCAAGGCGAATA | ACGACCACTGGCATAAAGG |
qSsCUT1 | ACCACATTATCCCCCTCACC | CATCTGGAACTCGACGCTCT |
qSsAlb | TCAAGAAGGCACCCCGATTA | CACCAGGGACCCACTACAGC |
qSsBCB | GGCGGAGTAGTGTAGAGATT | CTATGGGTGATGATGAGGAG |
qSsHTH | TGGACCGTGGCAAATAAGTA | GCAGATGTCAGCCCGAACTC |
qSsACT1 | GTTGTCGCACACGATAGGTT | CAAATGGCTGATGAGGATGT |
qSsPNC1 | TTCCCACAGTTCTTCCTAAT | CGACAACAATCTCTCTCCTC |
qSsGOLS2 | TGCGAGAAGACATGGAGCCA | ACCGATTTCATACTGAGGGG |
qSsARAC7 | CAGTATCCCACAATCCCAAG | ACACCAGCAACAAGTTCCCT |
处理 Treatment | 花穗总数 Number of whole flowering spikes | 成花枝率/% Flower branch rate |
---|---|---|
水H2O(对照Control) | 28.0 ± 2.2 | 35.0 ± 1.4 |
氯吡硫磷Chlorpyrifos | 78.4 ± 5.1 *** | 68.0 ± 4.3 *** |
表2 喷施氯吡硫磷对莲雾开花效果的影响
Table 2 The effect of spraying chlorpyrifos on the flowering of wax apple
处理 Treatment | 花穗总数 Number of whole flowering spikes | 成花枝率/% Flower branch rate |
---|---|---|
水H2O(对照Control) | 28.0 ± 2.2 | 35.0 ± 1.4 |
氯吡硫磷Chlorpyrifos | 78.4 ± 5.1 *** | 68.0 ± 4.3 *** |
图1 喷施氯吡硫磷对莲雾MAD、AsA、GSH、可溶性蛋白含量以及SOD、POD活性的影响 样品在喷施氯吡硫磷处理后的13 d观察到了花芽,而清水对照处理后20 d没有观察到花芽。独立样本t检验,* P ≤ 0.05,** P ≤ 0.01,*** P ≤ 0.001,n = 5
Fig. 1 Effects of MAD,AsA,GSH,soluble proteins content,and SOD,POD activities of chlorpyrifos spraying on wax apple After 13 days of chlorpyrifos treatment,flower buds were observed,while no flower buds were observed after 20 days of water spray treatment. Independent sample t-test,* P ≤ 0.05,** P ≤ 0.01,*** P ≤ 0.001,n = 5
样品 Sample | 清洁读取数量 Clean reads | 鸟嘌呤和胞嘧啶的含量百分比/% GC | 质量分数大于等于20的碱基比例/% Q20 | 质量分数大于等于30的碱基比例/% Q30 |
---|---|---|---|---|
L0-1 | 25 789 836 | 52.98 | 98.64 | 95.70 |
L0-2 | 23 913 102 | 53.08 | 98.53 | 95.41 |
LC1-1 | 24 353 062 | 53.80 | 98.35 | 95.03 |
LC1-2 | 25 939 216 | 53.75 | 98.31 | 94.91 |
LT1-1 | 23 117 038 | 53.76 | 98.32 | 94.95 |
LT1-2 | 21 600 592 | 53.78 | 98.20 | 94.66 |
LC2-1 | 21 019 944 | 53.83 | 98.35 | 95.01 |
LC2-2 | 21 746 492 | 54.09 | 98.62 | 95.61 |
LT2-1 | 22 263 240 | 53.77 | 98.30 | 94.88 |
LT2-2 | 25 333 724 | 54.05 | 98.58 | 95.52 |
表3 氯吡硫磷喷施莲雾催花的转录组测序统计结果(质控)
Table 3 Transcriptional sequencing statistical results (quality control) of chlorpyrifos spray on wax apple flowering
样品 Sample | 清洁读取数量 Clean reads | 鸟嘌呤和胞嘧啶的含量百分比/% GC | 质量分数大于等于20的碱基比例/% Q20 | 质量分数大于等于30的碱基比例/% Q30 |
---|---|---|---|---|
L0-1 | 25 789 836 | 52.98 | 98.64 | 95.70 |
L0-2 | 23 913 102 | 53.08 | 98.53 | 95.41 |
LC1-1 | 24 353 062 | 53.80 | 98.35 | 95.03 |
LC1-2 | 25 939 216 | 53.75 | 98.31 | 94.91 |
LT1-1 | 23 117 038 | 53.76 | 98.32 | 94.95 |
LT1-2 | 21 600 592 | 53.78 | 98.20 | 94.66 |
LC2-1 | 21 019 944 | 53.83 | 98.35 | 95.01 |
LC2-2 | 21 746 492 | 54.09 | 98.62 | 95.61 |
LT2-1 | 22 263 240 | 53.77 | 98.30 | 94.88 |
LT2-2 | 25 333 724 | 54.05 | 98.58 | 95.52 |
图2 氯吡硫磷喷施莲雾催花的转录组差异表达基因数 L0、LC1、LT1、LC2和LT2分别表示喷施氯吡硫磷和清水(对照)后0、1、4 d的叶片样品。下同
Fig. 2 Number of differentially expressed genes in wax apple transcriptome induced by chlorpyrifos spray for flowering L0,LC1,LT1,LC2,and LT2 represent leaf samples collected at 0,1,and 4 days after treatment with chlorpyrifos or water(control),respectively. The same below
图3 LC1 vs. LT1和 LC2 vs. LT2比较组中GO功能富集分析结果(前10项)
Fig. 3 Top 10 results of GO enrichment analysis for the comparison between LC1 vs. LT1 and LC2 vs. LT2 groups
图4 LC1 vs. LT1和 LC2 vs. LT2比较组中KEGG通路富集分析结果(前10项)
Fig. 4 Top 10 results of KEGG pathway enrichment analysis for the comparison between LC1 vs. LT1 and LC2 vs. LT2 groups
图6 qRT-PCR和RNA-Seq基因表达水平的热图
Fig. 6 Heatmap of test gene expression levels shown using quantitative real-time RT-PCR(qRT-PCR)and RNA sequencing(RNA-Seq)
图7 氯吡硫磷喷施莲雾催花差异表达基因的共表达网络 偏最小二乘结构方程建模图(PLS-SEM)。中心部分是成花诱导模块以及氧化还原平衡模块,其余模块均是与成花诱导过程有密切联系的生理过程以及相关激素。路径系数的正负表示模块与模块间以及基因与模块间正负调控关系。箭头的宽度反映了各因子间密切程度的绝对值大小,箭头上的数值表示该途径的因子负荷强度,数值越大表明密切程度越大。从成花诱导模块到氧化还原平衡模块、光合作用模块、呼吸作用模块等的路径是一级通路,而从成花诱导模块、氧化还原平衡模块、光合作用模块、呼吸作用模块等到各类基因的路径则是二级通路
Fig. 7 The co-expression network of differentially expressed genes in wax apple induced by chlorpyrifos spraying for flowering Partial Least Squares Structural Equation Modeling(PLS-SEM)diagram. The central part of this diagram consists of the flowering induction module and the redox balance module,while the remaining modules are physiological processes and related hormones closely associated with the flowering induction process. The positive or negative path coefficients represent the positive or negative regulatory relationships between modules and between genes and modules. The width of the arrows reflects the absolute value of the closeness between factors,with the values on the arrows indicating the strength of factor loading for that pathway;larger values denote greater closeness. In the diagram,the pathways from the flowering induction module to the redox balance module,photosynthesis module,respiration module,and other modules form the primary pathways,while the pathways from the flowering induction module,redox balance module,photosynthesis module,respiration module,and other modules to various genes constitute the secondary pathways
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