桑树光合作用转录组研究

研究高产桑品种鄂桑1号(E1)和对照桑品种湖桑32号(H32)光合特性及光合相关基因表达变化,为桑树高光效育种以及种质资源筛选提供理论依据。利用LI-6400XT型便携式光合测定仪测定桑树叶片气体交换和叶绿素荧光参数,同时测定叶绿素含量和1,5二磷酸核酮糖羧化酶(RUBP)活性,在桑树光合日变化曲线峰值和谷底取样进行转录组测序,比较不同桑品种光合相关基因表达的差异。对E1和H32的光合日变化测定结果显示,桑品种E1叶片的Pn峰值显著大于H32峰值(P0.05),H32叶片Tr峰值显著大于E1峰值(P0.05);不同品种桑树叶片Pn-PAR和Pn-Ci的响应中,CE、CSP为E大于H32,AQY、LCP、LSP、CCP为H32大于E1。E1在较弱光强下实现光合产物积累的能力强于H32,E1对CO2低浓度的利用效率优于H32;不同桑品种叶片叶绿素荧光参数中,E1叶片ΦPSⅡ和qP显著大于H32(P0.05),H32的NPQ显著大于E1(P0.05),表明H32叶片吸收的光能较多的以热能的形式进行耗散;H32的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素含量均显著小于E1(P0.05),E1的RUBP活性大于H32(P0.05),表明E1光合能力优于H32。不同品种不同时段发现3 356个差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs),代谢通路分析显示共有1 136个DEGs注释到KEEG数据库,DEGs显著富集的光合作用相关代谢通路主要是光合作用固碳、碳代谢、卟啉和叶绿素代谢等3条光合相关代谢通路。在FC≥2且FDR0.01的高差异表达基因中筛选功能描述与光合作用相关的新基因共10个。其中Mulberry_newGene_3646、Mulberry_newGene_1405、Mulberry_newGene_2419和Mulberry_newGene_320共4个DEGs可能是造成H32和E1净光合速率和产量差异的关键基因,可重点研究。