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百合为百合科(Liliaceae)百合属(Lily)多年生草本球根植物,主要分布在亚洲东部、欧洲、北美洲等北半球温带地区,百合集观赏、药用、食用为一体,应用广泛。百合鳞茎具有自然休眠的特性,经过低温解除休眠才能从营养生长转为生殖生长。目前关于野生百合休眠解除的分子机制研究还少有报道。本研究以野生百合鳞茎为实验材料,采用转录组和代谢组联合分析技术,旨在探究野生百合鳞茎低温解除休眠分子机制。主要研究结果如下:(1)低温转录组数据库构建。以低温(4℃)处理0d(CK)、30d(A)和60d(B)的野生百合鳞茎为材料进行转录组测序,共组装得到162,282条Unigenes。其中57,105(35.15%)条Unigenes注释到了NR数据库中。低温处理30d和0d相比,出现4,225条基因表达显著上调,3,344条显著下调;在低温处理60d与0d比较,3719条基因显著上调表达,4,000条显著下调表达。(2)低温转录组数据库解析。野生百合鳞茎经低温(4℃)处理后30d淀粉含量由13.46g/100g降低至8.51 g/100g,可溶性糖含量则是未经低温处理(CK)的2.10倍;低温处理60d淀粉含量依然维持在较低水平,可溶性糖含量则显著下降。基于低温转录组差异基因分析,共注释到5,459条Unigenes参与碳水化合物相关的代谢,其中涉及百合鳞茎淀粉和蔗糖代谢相关的差异基因共53条,分布于5条途径中;低温解除休眠过程中能量代谢相关途径中参与糖酵解/糖异生和TCA循环的差异基因HK和ACO、OGDH呈上调表达,而磷酸戊糖途径中G6PD、PRPS和pgm中部分成员呈上调表达;ABA合成的关键酶NCED表达下调,而GA合成路径中的GA3OX及乙烯合成路径中的SAM在低温处理30d时表达量最高,说明ABA和GA、乙烯等多种植物激素协同参与野生百合鳞茎低温解除休眠进程。(3)内参基因筛选。基于野生百合鳞茎低温转录组数据库,筛选了10条基因60s核糖体RNA、GAPDH、EF1、Actin、UBC、TIP41、CYP、AP4、CLA和EIF作为候选内参基因,综合四个软件△Cq法、ge Norm、Norm Finder及Bestkeeper分析,UBC在ge Norm、Normfinder和△Ct中为表达最稳定的基因,而TIP41为Best Keeper软件中为表达最稳定的基因。(4)野生百合代谢组解析。代谢组数据库中注释到35个代谢物归为氨基酸类、23个代谢物归为糖类,7个代谢物归为植物激素。野生百合鳞茎低温代谢组中的KEGG路径注释到较多的路径为激素代谢路径、氨基酸类的代谢、半乳糖代谢等。在低温处理60d同0d的对比中注释到的通路和差异代谢物最多,且注释到了TCA循环路径中的相关产物,说明在低温解除休眠过程中百合鳞茎的能量代谢发生显著变化。(5)代谢组与转录组数据库联合分析。通过转录组与代谢组联合分析共注释到6条代谢通路、19个差异代谢产物以及17个差异基因。通过A时期与CK时期联合分析,发现D-核糖与SUS(蔗糖合成酶)和HK(己糖激酶)相关;B时期与CK时期联合分析发现差异较大的代谢产物主要为氨基酸类,可以推测在低温解除休眠中野生百合鳞茎中发生着活跃的代谢反应,为后期芽的生长做储备;在B时期与A时期联合分析发现代谢物4-羟基吲哚同生长素合成路径中的IAA14、乙烯通路中的SIMKK、ABA通路中的PYR1和PP2C等基因相关性较强,说明激素的调控受到多种激素相关基因的共同调控。