Page 143 - 《广西植物》2025年第12期

１２ 期 刘依婷等: 低温胁迫下兴安白芷与川白芷种子转录组特征及激素调控基因的比对研究 ２ ２ ８ ５

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｌｏｗ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｓｅｅｄ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎｇｅｌｉｃａ ｄａｈｕｒｉｃａ ａｎｄ Ａ. ｄａｈｕｒｉｃａ
ｃｖ. ‘ Ｈａｎｇｂａｉｚｈｉ ’ꎬ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｓｅｅｄｓ ｆｒｏｍ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ａ. ｄａｈｕｒｉｃａ ｃｕｌｔｉｖａｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｋｅｙ ｇｅｎｅｓ ｗｅｒｅ
ｅｘｐｌｏｒｅｄ. Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ｌｏｗ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｎｏｒｍａｌ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ａ. ｄａｈｕｒｉｃａ
ａｎｄ Ａ. ｄａｈｕｒｉｃａ ｃｖ. ‘ Ｈａｎｇｂａｉｚｈｉ’ ｓｅｅｄｓꎬ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｗａｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｇｒｏｕｐｓ ｔｏ
ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ ｏｆ ｋｅｙ ｈｏｒｍｏｎｅｓ ａｂｓｃｉｓｉｃ ａｃｉｄ ( ＡＢＡ) ａｎｄ ｇｉｂｂｅｒｅｌｌｉｎｓ ( ＧＡ) ｄｕｒｉｎｇ ｓｅｅｄ
ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｌｏｗ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔｒｅｓｓ. Ｔｈｅ ｏｕｔｃｏｍｅｓ ｗｅｒｅ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｑＲＴ￣ＰＣＲ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１)
Ｔｈｅ ｓｅｅｄ ｖｉｇｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ Ａ. ｄａｈｕｒｉｃａ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｕｎｄｅｒ ｌｏｗ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｅｄ
ｖｉｇｏｒ ｏｆ Ａ. ｄａｈｕｒｉｃａ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ Ａ. ｄａｈｕｒｉｃａ ｃｖ. ‘Ｈａｎｇｂａｉｚｈｉ’. (２) Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ ａｎａｌｙｓｉｓ
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ Ｃｕ/ ＺｎＳＯＤꎬ ＣＹＰ７０７Ａꎬ ａｎｄ ＣＡＴ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｕｎｄｅｒ ｌｏｗ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎻ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ ｏｆ ＡＢＡ (ＰＹＬ) ａｎｄ ＧＡ (ＳＮＥꎬ ＧＩＳ)￣ｒｅｌａｔｅｄ ｇｅｎｅｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ. (３) Ｉｎ ｔｈｅ
ｔｗｏ ｖａｒｉｅｔｉｅｓꎬ Ａ. ｄａｈｕｒｉｃａ ｈａｄ ｈｉｇｈｅｒ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ＰｓａＡ ａｎｄ ＢＩＰꎬ ｗｈｉｌｅ Ａ. ｄａｈｕｒｉｃａ ｃｖ. ‘Ｈａｎｇｂａｉｚｈｉ’ ｈａｄ ｈｉｇｈｅｒ
ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＡＢＩ. (４) Ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｓｅｅｄ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｗｏ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ ｏｆ Ａ. ｄａｈｕｒｉｃａ ｕｎｄｅｒ ｌｏｗ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔｒｅｓｓ ｗａｓ
ｍａｉｎｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ ｏｆ ｋｅｙ ｇｅｎｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ Ｃｕ/ ＺｎＳＯＤꎬ ＣＹＰ７０７Ａꎬ ａｎｄ ＣＡＴꎻ ｔｈｅ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ｓｅｅｄ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｗｏ Ａ. ｄａｈｕｒｉｃａ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ ｗｅｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ ｏｆ
ＡＢＡ ａｎｄ ＧＡ ｒｅｌａｔｅｄ ｇｅｎｅｓ. Ｉｎ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎꎬ ｔｈｅ ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃ ｗｏｒｋ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｕｌｔｉｍａｔｅｌｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｓｅｅｄ
ａｃｔｉｖｉｔｙ. Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｎｅｗ ｇｅｎｅｔｉｃ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｃｏｌｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ ｓｅｅｄｓ ｏｆ Ａ. ｄａｈｕｒｉｃａ ａｎｄ
Ａ. ｄａｈｕｒｉｃａ ｃｖ. ‘Ｈａｎｇｂａｉｚｈｉ’.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ａｎｇｅｌｉｃａ ｄａｈｕｒｉｃａꎬ Ａｎｇｅｌｉｃａ ｄａｈｕｒｉｃａ ｃｖ. ‘Ｈａｎｇｂａｉｚｈｉ’ꎬ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔｒｅｓｓꎬ ｐｌａｎｔ ｈｏｒｍｏｎｅ ｓｉｇｎａｌ
ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎꎬ ｓｅｅｄ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎꎬ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ

白芷(Ａｎｇｅｌｉｃａ ｄａｈｕｒｉｃａ)ꎬ为伞形科当归属多年 胁迫下的萌发作用机制ꎬＡＢＡ 与 ＧＡ 相关基因表达
生草本植物ꎮ 依据«中国高等植物图鉴»记载ꎬ其野 的研究尤为重要ꎮ 关于低温胁迫种子萌发的相关
生品种称作兴安白芷(白芷异名)ꎬ主要分布于中国 基因研究ꎬ主要集中在拟南芥、花生、水稻、小麦等
东北地区、内蒙古等地(黄璐琦ꎬ２００４)ꎮ «中国植物 模式植物ꎮ 其中ꎬ烟草中含有大量响应温度与激素

志» (２００５) 中记述ꎬ 杭白芷 ( Ａｎｇｅｌｉｃａ ｄａｈｕｒｉｃａ ｃｖ. 顺式 作 用 元 件 的 ＰｓａＡ 基 因 ( Ｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍ Ｉ Ｐ７００
‘Ｈａｎｇｂａｉｚｈｉ’)为白芷的变种之一(中国植物志编委 ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ａ ａｐｏｐｒｏｔｅｉｎ Ａ１) (常永春等ꎬ２０２４)、金丝
会ꎬ２００５)ꎬ因四川省遂宁地区为其道地产区ꎬ故中 李种子在低温胁迫中 ＡＢＡ 降解途径的 ＣＹＰ７０７Ａ３
药领域又称作“川白芷”ꎮ «中国药典»(２０２５ 版)规 基因( Ａｂｓｃｉｓｉｃ ａｃｉｄ ８′￣ｈｙｄｒｏｘｙｌａｓｅ ＣＹＰ７０７Ａ３) ( 张俊
定ꎬ兴安白芷与杭白芷均为中药白芷法定药用基原 杰等ꎬ２０２１)、小麦种子在低温胁迫下受 ＡＢＡ 作用反
植物( 国家药典委员会ꎬ２０２５)ꎮ 白芷作为中药商 应元件 ＡＢＲＥ (ＡＢＡ￣ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔ) 与低温响
品ꎬ多地会进行一年两次播种(３、４ 月春播ꎬ９、１０ 月 应元件 ＬＴＲ (ｌｏｗ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔ) 共
秋播)ꎬ以满足市场需求ꎮ 然而ꎬ秋播种子的越冬过 同 影 响 的 ＢＩＰｓ 基 因 ( Ｂｉｎｄｉｎｇ ｉｍｍｕｎｏｇｌｏｂｕｌｉｎ
程会导致种子休眠或丧失活性ꎬ严重影响其萌发效 ｐｒｏｔｅｉｎ) ( 宋刚等ꎬ２０２２)ꎬ以及拟南芥响应低温和
率ꎮ 因此ꎬ深入开展兴安白芷与川白芷种子萌发低 ＡＢＡ 过程的 ＡＢＩ５ 基因 ( Ａｂｓｃｉｓｉｃ ａｃｉｄ￣ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ５)
温胁迫的研究ꎬ解析其响应机制ꎬ对于提高秋播种 (陈欣等ꎬ２０２４) 均出现上调表达ꎬ以保证植物种子
子的萌发效率ꎬ推动白芷种植产业的可持续发展具 的萌发ꎬ提高其抗寒性ꎮ 目前ꎬ关于白芷种子低温

有重要意义ꎮ 环境贮藏保存的研究较多ꎮ 例如ꎬ吴萍等 (２０１７)通
种子萌发是白芷繁育的主要方式ꎬ低温胁迫会 过探究低温环境中甘油的配比ꎬ保证存储的白芷种
严重影响其萌发速率ꎮ 植物激素作为调控种子萌 子活性ꎻ吴文彬等 (２０２５) 通过实践经验ꎬ明确禹白
发与休 眠 生 理 生 化 活 动 的 重 要 因 素ꎬ 其 脱 落 酸 芷种子储藏期温度应不高于 １５ ℃ꎮ 但是ꎬ这些都只
(ａｂｓｃｉｓｉｃ ａｃｉｄꎬＡＢＡ) 与赤霉素( ｇｉｂｂｅｒｅｌｌｉｎｓꎬＧＡ) 的 是对白芷种子低温贮藏的研究ꎮ 在日常生产实践
协同作用是种子萌发与破除休眠的关键( 宋松泉 中ꎬ秋播的种子经历越冬期会有不同程度的低温损
等ꎬ２０２４)ꎮ 因此ꎬ研究兴安白芷与川白芷种子低温 伤(冷冻和解冻过程通过破坏细胞结构出现的冷冻