赤霉素在低温介导的蓝莓花芽解除休眠和萌发中的作用及其可能机制

[目的]明确赤霉素在低温介导的蓝莓花芽解除休眠及萌发过程中发挥的作用及其可能的调控机制。 [方法]以满足低温需冷量和不满足低温需冷量的蓝莓花芽为试验材料，分别对 3个时期(2019年3月 10 日、3 月 25 日和 4 月 8 日)的上述花芽样品进行转录组测序。结合GO富集、KEGG富集、GSEA分析、WGCNA分析和时序分析等生物信息学手段，对满足低温需冷量和不满足低温需冷量的蓝莓花芽进行差异表达基因分析，挖掘差异表达富集关键通路及其关键基因。以喷施清水和赤霉素(200 mg/L GA4+7)处理的蓝莓花芽为试材，对上述挖掘出的关键基因进行实时荧光定量PCR验证。[结果]2019 年3月20 日，冷棚的有效低温累积时数高达 1300 小时，而温室的有效低温累积时数只有 13 小时。此时，满足低温需冷量的蓝莓花芽能够解除休眠并萌发，完成正常生长发育过程。然而，不满足低温需冷量的蓝莓花芽仍然保持休眠状态，无法正常萌发，其营养生长也受到抑制。满足低温需冷量和不满足低温需冷量的蓝莓花芽差异表达基因主要富集至植物激素信号传导通路。其中，满足低温需冷量的蓝莓花芽中赤霉素含量显著高于不满足低温需冷量的蓝莓花芽。满足低温需冷量的蓝莓花芽中，VcGA20ox、VcGA2ox、VcGA3ox、VcAUX1/LAX、VcCO和VcFT的表达量显著高于不满足低温需冷量的花芽，VcDELLA、VcGID1b/c、VcGID2、VcSnRK2、VcPP2C和VcPYL的表达量显著低于不满足低温需冷量的花芽。此外，外源 GA4+7 能够促进蓝莓花芽解除休眠和萌发的过程，而多效挫起到抑制的作用。外源GA4+7使VcGA2ox、VcGA3ox、VcSnRK2、VcAUX1/LAX、VcCO、VcGI和VcFT的表达量显著升高，VcDELLA、VcGID1b/c、VcGID2、VcGA2 0ox、VcPYL、VcPP2C和VcSAUR表达量显著降低。[结论]综之，我们提出一个赤霉素参与低温介导的蓝莓花芽解除休眠及萌发过程的可能机制，即以VcDELLA为核心的赤霉素信号传导通路通过与赤霉素生物合成路径(VcGA20ox、VcGA2ox和VcGA3ox)、生长素信号传导(VcAUX1/LAX)、脱落酸信号传导(VcPYL、VcPP2C和VcSnRK2)及开花路径(VcCO、VcGI和VcFT)之间的串扰影响蓝莓花芽的萌发过程。在全球气候变暖的背景下，本研究为调控植物花芽休眠解除过程以提高包括蓝莓在内的多年生木本植物的产量和经济效益提供了新的见解。