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棉花(Gossypium hirsutum L.)作为世界重要的纤维作物和油料作物,是人类的生活必需品。缩节安通过缩短节间、抑制主茎生长,降低棉花株高,塑造紧凑理想株型,有效控制棉花的旺长。探究缩节安调控棉花节间生长的代谢通路和分子机制,可为缩节安化控技术的完善和发展提供理论依据。本研究以陆地棉品种中棉所49为材料,对缩节安处理前后,棉花幼苗节间形态、细胞结构、内源激素含量变化、RNA-Seq测序分析等方面进行了比较研究,主要结果如下:1.对缩节安处理后的棉花幼苗形态进行分析,发现缩节安处理抑制节间伸长,降低棉花株高。处理后第4 d至10 d,MC(缩节安处理)组植株高度与CK(对照)组相比降低了19.7%至36.6%,均达到了极显著水平(P<0.01);处理后10d,MC组植株第一、二、三、四节间(茎自下而上)长度分别缩短了46.0%、55.1%、51.8%、83.3%,第二节间比第一节间更易受到缩节安的抑制;在处理后6 d、8d、10 d,MC组植株第二节间长度分别缩短了48.7%、59.7%、57.4%,差异均达到极显著水平(P<0.01)。2.显微观察缩节安处理对第二节间细胞形态和数目的影响,结果发现MC处理的植株第二节间形成层和髓质细胞大小明显小于对照,MC处理的植株节间细胞的纵向平均长度为67.15μm,相比于CK组的91.54μm,减少了27.9%,达到极显著水平(P<0.01);MC组第二节间的平均数目为447个,相比于CK组的564个,减少了21%,达到了极显著水平(P<0.01)。表明MC通过抑制细胞伸长和减少细胞分裂来抑制棉花节间伸长。3.棉花幼苗第二节间对MC处理的转录水平应答,MC处理后第0 h、48 h、72 h和96 h,对其第二节间进行转录组测序分析。与对照(0 h)相比,MC处理48 h后共有1378个(645个上调,733个下调)差异基因(DEGs Differentially expressed genes),72 h后共有2751个(1086个上调,1665个下调)DEGs,96 h后共有3459个(1479个上调,1980个下调)DEGs,DEGs数目随着处理时间的延长,呈逐渐增加趋势。随机选取20个DEGs进行q RT-PCR,以验证转录组测序数4.据的可靠性。定量结果与测序数据趋势基本一致,表明转录组测序结果的可靠性。对差异基因进行GO和KEGG功能富集分析,发现与0h相比,48h、72h和96h的差异基因分别富集了674、786和543个GO项(q-vaule<0.05),这些富集项中最显著的为“single-organism process”、“response to stimulus”、“binding”和“chloroplast part”;与0h相比,48h、72h、96h的DEGs分别富集了89、97和108个KEGG路径,DEGs富集最显著的KEGG路径都包括“Metabolic pathways”、“Biosynthesis of secondary metabolites”和“Plant hormone signal transduction”。对差异基因进一步分析发现,155个DEGs与激素代谢和信号转导相关、273个DEGs与转录因子相关、54个DEGs与次生代谢物木质素和黄酮类有关、58个DEGs与细胞分裂有关、75个DEGs与细胞壁相关。表明缩节安通过多种代谢途径抑制棉花幼苗节间的伸长生长。5.缩节安处理棉花幼苗6 d后,采用LC-MS法对第二节间的生长素(IAA)、细胞分裂素(CTK)、赤霉素(GA)和油菜素内酯(BR)等激素的含量进行测定,结果显示MC处理组的赤霉素GA1、GA3和GA4、IAA和BL的含量与对照组相比,分别降低了78%、57%、29%、46%和36%,均极显著(P<0.01)低于对照组,CTK(trans-zeatin)含量增加了95%,极显著(P<0.01)高于对照组。表明MC通过调控GA、IAA、BR和CTK等激素水平控制棉花节间伸长。