【摘 要】
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白掌为天南星科（Araceae）白鹤芋属（Spathiphyllum）多年生草本植物,具有重要的观赏价值和经济价值。叶片作为白掌的主要观赏部位,但形态形成、生长调控的研究甚少。研究白掌叶片生长规律,可为生长调控和生产技术改进提供依据。本研究以‘美酒’、‘绿巨人’、‘皇后’3种不同叶型的白掌品种为试验材料,测量了叶片不同生长阶段叶片宽度、叶片长度、叶面积、叶脉数、叶厚度、叶尖夹角、叶片全长及SPAD
【基金项目】
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广东省国际科技合作项目（2016A050502051）；
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白掌为天南星科（Araceae）白鹤芋属（Spathiphyllum）多年生草本植物,具有重要的观赏价值和经济价值。叶片作为白掌的主要观赏部位,但形态形成、生长调控的研究甚少。研究白掌叶片生长规律,可为生长调控和生产技术改进提供依据。本研究以‘美酒’、‘绿巨人’、‘皇后’3种不同叶型的白掌品种为试验材料,测量了叶片不同生长阶段叶片宽度、叶片长度、叶面积、叶脉数、叶厚度、叶尖夹角、叶片全长及SPAD值。采用Logistic数学模型y=K/(1+ae-bt)构建了主要性状的生长模型,定量分析了不同品种间叶片的性状差异。使用Illumina Nova Seq6000高通量测序平台对‘美酒’生长前期（S0）、快速生长期（S1）、生长后期（S2）叶片进行了转录组测序,基于Unigenes比对到NR,KEGG、GO等数据库的注释信息,应用Plant TFDB、Mapman、STRING等生物信息学软件探讨了白掌叶片生长过程的差异基因富集的主要代谢通路和主要生物学活动,根据表达量水平及转录因子互作网络筛选出了与叶片生长及形态有关的关键基因。主要研究结果如下:叶长度与宽度随时间变化的生长进程二维构图呈漏斗形。白掌叶全长、叶片宽度、叶片长度、叶面积随时间进程而产生较大变化,是主要的生长性状。这4个性状的生长方程拟合度R~2均超过0.97,实测值与理论值相关系数超过0.99,Logistic方程适合对白掌叶片生长的动态拟合。白掌叶片生长动态为“S”形,呈现“慢-快-慢”的生长规律,结合叶片形态变化可将白掌叶片生长期划分为生长前期、快速生长期和生长后期。品种间叶片性状存在着显著的形态差异,叶片全长、叶片长度、叶厚度、SPAD值是白掌品种间产生叶部形态变化的差异性状。生长完成时的白掌叶片性状中存在较高的变异水平和遗传多样性,8个叶片性状的变异系数CV在18.07%-88.85%之间;Shannon指数H’在2.94-3.28之间。Illumina Nova Seq6000测序得到27201个有注释信息的Unigenes,预测出54910个CDS位点,鉴定出11571个SSR位点。在FPKM≥1、|FC|＞2、FDR＜0.01条件下,显著富集的代谢途径包括光合作用、类胡萝卜素的生物合成和碳固定等途径。差异表达的基因中发现35个差异基因参与光合作用途径,包括7个天线蛋白基因,23个差异基因参与碳代谢、7个差异基因参与叶绿素合成、10个差异基因参与细胞壁活动、13个差异基因参与植物激素信号转导和56个转录因子。其中Sp XTH22在分析的途径中随时间的变化上调范围最高,是白掌叶片生长的关键基因。差异表达的转录因子互作网络中有27个转录因子组成了3个互作网络,从中筛选出了7个与叶片生长及形态相关的重要基因,分别是Sp TCP4、Sp TCP20、Sp BLH2、Sp BLH4、Sp GAI1、Sp MYB91、Sp CUC2,它们之间相互作用调控白掌叶片的生长及最终的形态。
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