剛 爽，張世睿,，陸曉春，高梽鑫,，李金紅

（1.沈陽大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，沈陽 110044；2.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所 沈陽 110161）

葉片是高粱[Sorghum bicolor(L.)Moench]進(jìn)行光合作用的主要器官，葉片略窄、厚、直并且微卷是植物理想株型育種的基本要求[1]。由此可見，窄葉作為葉形的一個(gè)重要特征，可用于高粱株型的形態(tài)改良。適宜的葉面積指數(shù)是構(gòu)成高產(chǎn)的基礎(chǔ)，國際水稻所在乳熟期對IR8研究發(fā)現(xiàn)，80%籽粒同化物的供應(yīng)源是水稻的倒三葉[2]。張林青等[3]研究發(fā)現(xiàn)，拔節(jié)后，莖生葉的生長速度和葉片大小直接影響葉面積指數(shù)。群體內(nèi)單個(gè)植株大小的比例也會(huì)影響群體葉面積的大小和生產(chǎn)力，而水稻的倒三葉的性狀、大小和葉夾角均會(huì)對單個(gè)植株葉面積指數(shù)產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響群體的葉面積指數(shù)和光合產(chǎn)物。陳宗祥等[4]研究發(fā)現(xiàn)，植株上部葉片過寬、過長會(huì)造成葉片披垂，遮蔽下部葉片，造成結(jié)實(shí)率下降、進(jìn)而影響產(chǎn)量。因此高粱葉片適度變窄、可以增加群體的通透性、提高光合效率、進(jìn)而提高群體產(chǎn)量或品質(zhì)[5]。

目前水稻、玉米等農(nóng)作物通過輻射、EMS 誘變和T-DNA 插入突變等多種方式，已經(jīng)獲得大量窄葉突變體。到目前為止，在水稻中，研究人員通過圖位克隆的方法已經(jīng)定位和克隆到41個(gè)窄葉突變基因，在這些已知的突變基因中除Dnal1為顯性基因外，其他均為隱性基因，其中nal1、nal2、nal7、nal9基因已經(jīng)被成功克隆[6-8]。nal1突變體葉片明顯變窄、進(jìn)一步分析表明該突變基因編碼未知功能蛋白，該基因突變后使生長素極性運(yùn)輸能力下降，從而影響葉片的橫向生長[9-12]。nal2、nal3雙突變體出現(xiàn)橫向生長減弱、葉脈數(shù)量變少等特性，進(jìn)而出現(xiàn)窄葉表型；過表達(dá)nal3植株出現(xiàn)葉片變寬變短且矮化的表型。nal12精細(xì)定位在第10號(hào)染色體上，通過對劍葉和倒四葉的顯微和石蠟切片觀察發(fā)現(xiàn)，突變體葉片的大脈數(shù)和小脈數(shù)明顯低于野生型[13]。

此外還有一些與窄葉相關(guān)的基因，如srl2、avb、nrl1、nrl2、naal1和chr729被定位和克隆，srl2是一個(gè)窄卷葉相關(guān)性狀基因，其在遠(yuǎn)軸面葉片發(fā)育的調(diào)控通路上發(fā)揮重要作用，研究人員發(fā)現(xiàn)在srl2突變體中與葉片發(fā)育相關(guān)的yabby基因轉(zhuǎn)錄活性被顯著改變；avb突變體葉片單個(gè)維管束的面積增加，但維管束數(shù)量減少，出現(xiàn)窄葉的表型AVB 受生長素的誘導(dǎo)，參與維持細(xì)胞的分裂，是陸生植物特有的保守蛋白[14-19]。在玉米窄葉的相關(guān)研究中，HUNTER 等[20-24]發(fā)現(xiàn)玉米窄葉csld1突變體中，CslD1基因（Cellulose Synthase-Like D1）的突變導(dǎo)致突變體葉片細(xì)胞個(gè)數(shù)減少，細(xì)胞寬度增加，但葉片寬度與野生型葉片相比依舊降低。

本研究利用甲基磺酸乙酯（EMS）誘變高粱品種BTX623獲得一個(gè)高粱窄葉突變體nal1（narrow leaf1），通過對高粱BTX623和突變體nal1植株開花期的劍葉進(jìn)行功能注釋、富集分析和關(guān)鍵基因挖掘，以期為高粱葉片變窄的分子機(jī)制的研究和理想株型的培育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

高粱窄葉突變體nal1是由高粱自交系品種BTX623經(jīng)0.1%EMS化學(xué)誘變而來[25]，M1代單株留種，M2株系中發(fā)現(xiàn)一株葉片變窄的突變體nal1，突變體nal1經(jīng)3年連續(xù)自交后，其窄葉性狀得到了穩(wěn)定遺傳。開花期選取劍葉進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析。

1.2 方法

1.2.1 高粱窄葉突變體nal1形態(tài)學(xué)調(diào)查 高粱窄葉突變體nal1和野生型BTX623 于2021 年5 月播種于遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)田。隨機(jī)區(qū)組，3 次重復(fù)，分別在2 葉1 心、6 葉1 心、開花期和成熟期對突變體nal1 和野生型BTX623選取生長一致、健康無病蟲害的植株對其葉片長、葉片寬和株高等性狀進(jìn)行調(diào)查，10次重復(fù)。

1.2.2 RNA提取和cDNA文庫的構(gòu)建、測序 開花期分別選取高粱窄葉突變體nal1和野生型BTX623 劍葉進(jìn)行混合取樣，并迅速置于液氮罐中，作為轉(zhuǎn)錄組測序的樣品。Trozol（invitron）法提取總RNA，紫外可見光分光光度計(jì)（Thermo NDC2000）檢測RNA 純度和濃度。檢測合格RNA 通過Oligo(dT)磁珠富集帶有PolyA 尾的mRNA,加入Fragmentation buffer 將mRNA 達(dá)成短片段，以短片段的RNA 為模板，隨機(jī)引物合成第一鏈c DNA,dNTPs(dUTP、dATP、dGTP 和dCTP)和DNA polymerase I 合成二鏈cDNA，純化雙鏈cDNA 后進(jìn)行末端修復(fù)，加A、連接測序接頭、PCR富集獲得cDNA文庫[26]。

每個(gè)樣品設(shè)3 次生物學(xué)重復(fù)，野生型BTX623 的3 個(gè)樣品文庫命名BTX623-1、BTX623-2 和BTX623-3，窄葉突變體nal1的3個(gè)文庫命名為nal1-1、nal1-2和nal1-3。在完成文庫構(gòu)建后，進(jìn)行文庫質(zhì)量檢測，cDNA 經(jīng)質(zhì)量檢測合格后，不同文庫按照目標(biāo)下機(jī)數(shù)量進(jìn)行池化，通過Illumina HiSeq平臺(tái)進(jìn)行測序。

1.2.3 測序數(shù)據(jù)與參考基因組序列比對 將Illumina HiSeq 測序平臺(tái)測序得到的原始數(shù)據(jù)通過質(zhì)量控制、過濾篩選后得到Clean Reads，利用HISAT2 短序列比對工具將Clean Reads 與Phytozome 的參考基因組序列進(jìn)行比對，獲取測序片段在參考基因組上的位置信息，以及單個(gè)測序樣品序列的特征信息。

1.2.4 基因表達(dá)定量及差異基因篩選 根據(jù)比對結(jié)果和基因在參考基因組上的位置信息，統(tǒng)計(jì)每個(gè)基因的reads 數(shù)量，通過對樣品中的Mapped Reads 的數(shù)目和轉(zhuǎn)錄本長度進(jìn)行歸一化，采用FPKM（Fragments Per Kilobase of transcript per Million fragments mapped）[27]作為衡量轉(zhuǎn)錄本或基因表達(dá)水平的指標(biāo)；皮爾遜相關(guān)系數(shù)r(Pearson′s Correlation Coefficient)[28]可以評(píng)估生物學(xué)重復(fù)相關(guān)性；使用DESeq2對兩個(gè)樣本進(jìn)行顯著性分析；得到錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率（false discovery rate,FDR），差異表達(dá)基因的FDR 值必須滿足|log2Fold Change| ＞=1，且FDR ＜0.05[29]。

2 結(jié)果與分析

2.1 表型鑒定

高粱窄葉突變體nal1是由高粱保持系BTX623 種子經(jīng)0.1% EMS 誘變獲得的，經(jīng)沈陽和海南連續(xù)多代自交，獲得的純合突變體。與野生型BTX623 植株相比，2 葉1 心時(shí)，突變體植株從第2 片葉開始變窄，但突變體nal1植株株高和株型與野生型BTX623 植株相比未發(fā)生明顯變化（圖1A、圖1B）；當(dāng)6 葉1 心時(shí)，與野生型BTX623 相比，窄葉突變體nal1株高未發(fā)生明顯變化，但葉片長度變小、葉片寬度均變窄，且葉片夾角變?。▓D1C）。開花期與野生型BTX623 植株旗葉相比：突變體nal1 植株旗葉變短、變窄（圖1D）。成熟期突變體nal1 的穗部明顯小于野生型植株的穗部；且突變體nal1穗部較野生型植株的穗部更松散（圖1E）。成熟期株高差異不顯著（圖1F、圖1G），但成熟期突變體和野生型植株的葉長與葉寬總體上均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢且各節(jié)位葉片長和葉片寬差異均顯著（圖1H、圖1I）。

圖1 野生型BTX623植株(BTX623)和窄葉突變體nal1植株(nal1)的形態(tài)表現(xiàn)，及相關(guān)農(nóng)藝學(xué)性狀統(tǒng)計(jì)圖Figure 1 Morphological performance of wild-type BTX623 plants (BTX623) and narrow-leaved mutant plants (nal1)

2.2 轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的對比和分析

本研究對高粱窄葉突變體nal1和野生型BTX623 兩份樣品共建立6 個(gè)cDNA 文庫。經(jīng)過質(zhì)量控制和過濾篩選后的原始數(shù)據(jù)共獲得3.18G 的clean reads,每個(gè)樣品clean reads 均達(dá)到其原始數(shù)據(jù)reads 數(shù)96%以上，所獲得高質(zhì)量的reads 的堿基總數(shù)達(dá)48.07Gb,Q30 堿基百分比均在94%以上；分別將各樣品的clean reads 與參考基因組序列進(jìn)行比對，各樣品的clean reads 與參考基因組的比對效率均在96.4%以上，其中唯一比對上參考基因組reads數(shù)占clean reads 94.2%以上。

皮爾遜相關(guān)系數(shù)可以評(píng)估生物學(xué)重復(fù)相關(guān)性，要求生物學(xué)重復(fù)樣品間R2至少大于0.8。本研究6個(gè)樣品兩兩之間比較R2值均達(dá)到0.8 以上;其中樣品nal1-2 與nal1-3 的相關(guān)性最高，R2值達(dá)到0.98；樣品nal1-1 與BTX623-1及nal1-2與BTX623-3之間R2值在15個(gè)比較組中最低為0.87。綜上所述，此次研究轉(zhuǎn)錄組測序質(zhì)量及樣品相關(guān)性較好（圖2）。

圖2 皮爾遜相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)圖Figure 2 Pearson correlation coefficient statistical chart

2.3 差異表達(dá)基因統(tǒng)計(jì)篩選、功能注釋和富集分析

2.3.1 差異表達(dá)基因統(tǒng)計(jì)篩選 對野生型BTX623及窄葉突變體nal1開花期葉片之間進(jìn)行差異基因篩選。共篩選到1520個(gè)差異表達(dá)基因，上調(diào)、下調(diào)表達(dá)基因數(shù)分別為767個(gè)和753個(gè)（圖3）。

圖3 差異表達(dá)基因統(tǒng)計(jì)圖Figure 3 Statistical map of differentially expressed genes

2.3.2 差異表達(dá)基因KEGG注釋及富集分析 對nal1和BTX623比較組的1520個(gè)差異表達(dá)基因的KEGG pathway 進(jìn)行注釋及富集分析，結(jié)果表明，1520 個(gè)差異表達(dá)基因中545 個(gè)基因得到注釋，注釋基因富集到124 個(gè)KEGG通路中。其中，差異表達(dá)基因富集較為集中的途徑共有11個(gè),主要包括代謝途徑（metabolic pathways）、次級(jí)代謝物的生物合成（biosynthesis of secondary metabolites）、類黃酮生物合成（flavonoid biosynthesis）、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（plant hormone signal transduction）等。注釋到代謝途徑上的基因數(shù)共有263個(gè)，占有注釋的差異基因表達(dá)總數(shù)的48.26%，注釋到次級(jí)代謝物的生物合成通路上的基因共有174 個(gè)占有注釋的差異基因表達(dá)總數(shù)的31.93%，注釋到植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路上的基因數(shù)共有55個(gè)，占有注釋的差異基因表達(dá)總數(shù)的10.09%（圖4）。將得到注釋的545個(gè)差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG pathway富集分析，差異基因顯著富集到光合作用天線蛋白（photosynthesis-antenna proteins）、次級(jí)代謝物生物合成（biosynthesis of secondary metabolites）2 條通路中（p＜0.05），其中次生代謝物的生物合成富集程度較低，但其富集到的差異基因個(gè)數(shù)較多，可能是由于富集到通路上的差異表達(dá)基因基數(shù)較大（圖5）。

圖4 KEGG通路注釋結(jié)果Figure 4 KEGG pathway annotation results

圖5 KEGG富集氣泡圖Figure 5 KEGG enrichment bubble diagram

2.3.3 差異表達(dá)基因GO分類及富集分析 為了解窄葉突變體nal1和野生型BTX623 開花期劍葉差異基因的分布特征，將1520個(gè)差異表達(dá)基因進(jìn)行GO功能注釋和富集分析，確定其重要的生物學(xué)功能，結(jié)果表明：獲得注釋的基因主要在53個(gè)GO 項(xiàng)中；細(xì)胞組成（cellular components）、分子功能（molecular function）和生物學(xué)過程（biological processes）三類注釋分別占比為51%、30%和19%（圖6）。通過GO-Term 顯著性富集分析，找出在差異表達(dá)基因中顯著性富集的GO項(xiàng)。其中在細(xì)胞組分中，差異表達(dá)基因主要富集在葉綠體類囊體（chloroplast thylakoid）、質(zhì)體類囊體（plastid thylakoid）、類囊體（thylakoid）以及光合作用（photosynthesis）相關(guān)膜結(jié)構(gòu)上；分子功能中差異基因顯著性富集在鐵離子結(jié)合（iron ion binding）、單加氧酶活性（monooxygenase activity）和信號(hào)傳導(dǎo)受體活性（signaling receptor activity）；生物學(xué)過程中差異表達(dá)基因顯著性富集在光合作用（photosynthesis）、碳水化合物生物合成過程（carbohydrate biosynthetic process）、前體代謝物和能量的產(chǎn)生（generation of precursor metabolites and energy）3個(gè)GO條目（圖7）。

圖6 GO差異基因GO二級(jí)條目分類圖Figure 6 Classification chart for GO differential genes GO secondary entries

圖7 差異基因GO富集柱形圖Figure 7 Bar chart of differential gene GO enrichment

2.3.4 差異表達(dá)基因KOG分類及富集分析 由圖8可知，差異表達(dá)基因主要集中在翻譯后修飾，蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)，伴侶（Posttranslational modification,protein turnover,chaperones）、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制（Signal transduction mechanisms）、次級(jí)代謝物生物合成、運(yùn)輸和分解代謝（Secondary metabolites biosynthesis,transport and catabolism）、碳水化合物運(yùn)輸和代謝（Carbohydrate transport and metabolism）、轉(zhuǎn)錄（Transcription）、氨基酸運(yùn)輸和代謝（Amino acid transport and metabolism）。

圖8 KOG分類注釋結(jié)果Figure 8 KOG classification annotation results

2.4 關(guān)鍵功能基因的挖掘分析

在對突變體進(jìn)行表型鑒定時(shí)發(fā)現(xiàn)與野生型BTX623植株相比，同時(shí)期、同節(jié)位窄葉突變體nal1植株的葉片變窄變短，激素在植物發(fā)育過程中通過影響細(xì)胞分裂生長和細(xì)胞伸長生長來調(diào)控葉片發(fā)育。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組分析，野生型植株BTX623和窄葉突變體nal1的1520個(gè)差異表達(dá)基因中，共篩選到與生長素信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)的差異表達(dá)基因13個(gè)、與玉米素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的差異表達(dá)基因4個(gè)，與玉米素合成相關(guān)的差異表達(dá)基因7個(gè)（表1）。

表1 與生長素、玉米素相關(guān)差異表達(dá)基因功能注釋Table 1 Functional Notes of differentially expressed genes related to auxin,zeatin

2.4.1 與生長素、玉米素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因挖掘 對于生長素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)3條生長素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路分別是：AUX/IAA-TIR1 核信號(hào)通路，細(xì)胞表面起始信號(hào)通路和SKP2A 介導(dǎo)的信號(hào)通路[30]。本研究SAUR、GH3 和Aux/IAA 家族參與AUX/IAA-TIR1 信號(hào)通路的生長素的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制，引起的相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄水平的變化（圖9A、表1）。

圖9 KEGG通路圖Figure 9 KEGG pathway diagram

Aux/IAA為生長素誘導(dǎo)基因與生長素響應(yīng)因子（auxin response factor,ARF）形成二聚體，抑制ARF的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)功能。編碼Aux/IAA 家族蛋白的基因4 個(gè)均為上調(diào)，分別為Sobic.010G052700、Sobic.003G137200、Sobic.004G336500 和Sobic.008G156900 基因，這些基因的上調(diào)表達(dá)直接影響到泛素介導(dǎo)性蛋白酶解過程；編碼ARF 的基因表達(dá)量發(fā)生改變，其中在生長素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中基因Sobic.008G169400 呈現(xiàn)上調(diào)表達(dá)，而基因Sobic004G051900為下調(diào)表達(dá)。

SAUR（Small auxin-up RNA）是生長素早期響應(yīng)基因，主要參與調(diào)節(jié)生長素的合成與運(yùn)輸，從而影響細(xì)胞的膨大[31]。過量表達(dá)擬南芥中的AtSAUR19，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因植株的葉面積增大和下胚軸伸長[32]。本研究中，編碼SAUR 家族蛋 白的7個(gè)基因中除基因Sobic.010G224600 外，Sobic.010G224600、Sobic.010G252500、Sobic.002G284600、Sobic.004G302200、Sobic.006G161100、Sobic.006G253300、Sobic.006G253700中均為下調(diào)表達(dá)。

玉米素作為一種細(xì)胞分裂素影響細(xì)胞分裂和芽分生組織的生長，同時(shí)具有延緩葉片衰老等作用。在本研究中，有4個(gè)差異表達(dá)基因參與玉米素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分別為Sobic.003G292600、Sobic.003G046800、Sobic.003G443601、Sobic.004G330900，其 中Sobic.003G292600、Sobic.003G046800 為上調(diào)表達(dá)，基因Sobic.003G443601、Sobic.004G330900則均為下調(diào)表達(dá)。Sobic.003G292600編碼組氨酸含磷酸轉(zhuǎn)移蛋白5（AHP5）,在擬南芥原生質(zhì)體系中AHP5 的過表達(dá)不影響細(xì)胞分裂素主要應(yīng)答基因的表達(dá)，因此推測Sobic.003G292600 基因在高粱窄葉突變體nal1葉片中上調(diào)表達(dá)可能不會(huì)影響玉米素信號(hào)傳導(dǎo)整個(gè)過程。在細(xì)胞分裂素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)二元組分體系中，應(yīng)答調(diào)節(jié)子（response regulator,RR）分為兩類：type-A ARR、type-B ARR，兩類應(yīng)答調(diào)節(jié)子均參與信號(hào)傳遞，在本研究中，參與編碼type-B ARRs的3個(gè)基因Sobic.003G046800、Sobic.003G443601、Sobic.004G330900分別編碼轉(zhuǎn)錄因子NIGTH1、轉(zhuǎn)錄因子PCL1 和雙組分響應(yīng)調(diào)節(jié)器ARR10，此3 個(gè)基因的差異表達(dá)，可能會(huì)影響玉米素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。

2.4.2 與玉米素生物合成相關(guān)基因挖掘 植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑影響植物葉片發(fā)育，同樣植物激素的生物合成也會(huì)影響植物葉片發(fā)育過程：在進(jìn)行KEGG通路注釋和富集分析中，差異表達(dá)基因在玉米素的生物合成上富集較為顯著。本研究在玉米素生物合成通路中篩選得到7 個(gè)差異表達(dá)基因（圖9B、表1），其中Sobic.010G277700 參與編碼tRNA 二甲基烯丙基轉(zhuǎn)移酶，Sobic.010G238400、Sobic.006G174300 參與編碼順式玉米素O-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶，上述3個(gè)基因作為重要轉(zhuǎn)移酶參與順式玉米素-O-葡糖苷和UDP的合成途徑，且在高粱窄葉突變體nal1 葉片中下調(diào)表達(dá)，因此推測對順式玉米素的合成有著直接的影響。而Sobic.003G088450、Sobic.003G047800、Sobic.004G087100 這3 個(gè)基因則參與編碼UDP-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶，其中Sobic.003G088450 為上調(diào)表達(dá)，Sobic.003G047800、Sobic.004G087100 為下調(diào)表達(dá)，該過程最終產(chǎn)物為UDP 和二氫玉米素-O-葡糖苷。在玉米素生物合成過程中Sobic.007G151400 基因參與編碼細(xì)胞分裂素脫氫酶，細(xì)胞分裂素脫氫酶（CKX）參與細(xì)胞分裂素的氧化裂解，能夠起到調(diào)控細(xì)胞分裂素穩(wěn)態(tài)的作用，Sobic.007G151400基因在窄葉突變體中的上調(diào)表達(dá)，影響細(xì)胞分裂素脫氫酶的生物合成，直接能影響到細(xì)胞分裂素的穩(wěn)定性。

3 討論與結(jié)論

轉(zhuǎn)錄組是針對細(xì)胞內(nèi)特性發(fā)育時(shí)期或者生理?xiàng)l件的一整套轉(zhuǎn)錄本，轉(zhuǎn)錄組測序是通過高通量測序技術(shù)全面快速的獲得某一特性樣本中總cDNA 的序列信息。通過轉(zhuǎn)錄組測序得到的信息，不僅可以挖掘到功能基因組的要素，還可以揭示細(xì)胞或組織內(nèi)分子成分和生物學(xué)過程，進(jìn)而闡明植物的發(fā)育機(jī)理。因此轉(zhuǎn)錄組測序已經(jīng)成為研究基因表達(dá)的重要手段之一[33]。杜萌穎等[34]通過對小豆高稈野生型材料GM437 和矮稈窄葉突變體nld的根、莖、葉進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析表明：差異表達(dá)基因主要集中于植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和苯丙烷生物合成這兩個(gè)通路，外源噴施赤霉素可部分恢復(fù)矮稈窄葉突變體的生長。

HAN 等[35]利用轉(zhuǎn)錄組技術(shù)對玉米矮化窄葉突變體dnl2與野生型節(jié)間組織進(jìn)行分析表明，差異表達(dá)的基因主要富集在植物激素生物合成、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞壁生物合成等途徑中，其中超過100 個(gè)差異表達(dá)基因與IAA、GA、ABA、ETH、BR 等植物激素的合成和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)，因此推測差異表達(dá)基因通過與不同激素相互作用影響細(xì)胞的分裂生長和伸長生長，進(jìn)而表現(xiàn)窄葉表型。郭書磊等[36]通過RNA-seq 挖掘與玉米葉片形態(tài)有關(guān)的調(diào)控基因，明確了植物激素間的動(dòng)態(tài)平衡對葉片發(fā)育具有重要作用，特別是生長素和油菜素內(nèi)酯、細(xì)胞分裂素和赤霉素之間的交互作用對調(diào)控葉片形態(tài)發(fā)揮重要作用。越來越多的研究表明，生長素和細(xì)胞分裂素的穩(wěn)態(tài)調(diào)控、極性運(yùn)輸和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與葉片發(fā)育和葉片形態(tài)建成具有緊密聯(lián)系[37]。

本研究對nal1突變體和BTX623野生型的劍葉進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)1520個(gè)差異表達(dá)基因，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)這些差異表達(dá)基因直接參與生長素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的生長素早期應(yīng)答因子Aux/IAA、ARF和SAUR 共13個(gè)，參與玉米素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的基因4 個(gè)、參與玉米素的生物合成的基因7 個(gè)；其中除生長素早期應(yīng)答因子Aux/IAA 表達(dá)上調(diào)表達(dá)外，其余出現(xiàn)時(shí)而上調(diào)表達(dá)，時(shí)而下調(diào)表達(dá)；因此，推測生長素和玉米素的動(dòng)態(tài)平衡調(diào)節(jié)以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是影響細(xì)胞分裂和細(xì)胞伸長的關(guān)鍵因子。高粱窄葉突變體nal1可能通過調(diào)節(jié)生長素、玉米素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和玉米素的生物合成抑制了細(xì)胞增殖和生長，出現(xiàn)葉片變窄的性狀，但是它們在植株體內(nèi)是如何參與激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)？如何影響玉米素生物合成？它們之間是相互協(xié)同還是相互拮抗？這些問題仍需要進(jìn)一步的研究。