摘要：研究通過分析遮蔭處理對(duì)草烏頭（Aconitum kusnezoffii L.）葉片中差異表達(dá)基因的影響，揭示其響應(yīng)遮蔭的分子機(jī)制。通過對(duì)遮蔭處理后草烏頭葉片的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量較高（Q30≥94.37%），并通過拼接和組裝得到59 082個(gè)Unigenes（N50為1 826 bp）。功能注釋表明，有27 668個(gè)Unigenes（46.83%）被注釋到多個(gè)重要數(shù)據(jù)庫(kù)。差異表達(dá)基因分析篩選出483個(gè)差異基因，其中421個(gè)獲得注釋。研究發(fā)現(xiàn)，光照條件顯著影響草烏頭的光合作用、激素調(diào)控和能量代謝等生物過程。關(guān)鍵基因分析顯示，LHCB17，ATPβ，PetA等在遮蔭下表達(dá)下調(diào)，LHCB1，GA2ox等表達(dá)上調(diào)。這些基因的調(diào)控作用揭示了光照對(duì)草烏頭生長(zhǎng)和代謝適應(yīng)性的影響。實(shí)時(shí)熒光定量分析驗(yàn)證了轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的可靠性。研究結(jié)果不僅增進(jìn)了對(duì)草烏頭適應(yīng)光照環(huán)境的理解，還為其遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和功能基因的研究提供了線索，對(duì)草烏頭的合理栽培和利用具有重要意義。

關(guān)鍵詞：草烏頭；轉(zhuǎn)錄組；遮蔭；qRT-PCR

中圖分類號(hào)：R282.2""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""""" 文章編號(hào)：1007-0435（2024）07-2018-10

doi：10.11733/j.issn.1007-0435.2024.07.003

引用格式：

史佳怡， 呂麗娟， 穆贏通，等.草烏頭光照適應(yīng)性的轉(zhuǎn)錄組分析［J］.草地學(xué)報(bào)，2024，32（7）：2018-2027

SHI Jia-yi， LYU Li-juan， MU Ying-tong，et al.Transcriptome Analysis of Light Adaptation of Aconitum kusenezoffii L.［J］.Acta Agrestia Sinica，2024，32（7）：2018-2027

收稿日期：2024-04-15；修回日期：2024-05-10

基金項(xiàng)目：草地多功能兼用型草種高效繁育與加工利用技術(shù)集成（2022YFDZ0025）;六種特色蒙藥材原生態(tài)種植關(guān)鍵技術(shù)研究與示范（2021GG0327）資助

作者簡(jiǎn)介：

史佳怡（1997-），女，漢族，內(nèi)蒙古呼和浩特人，碩士研究生，主要從事牧草、藥用植物種質(zhì)資源與栽培育種方向研究，E-mail：1697720262@qq.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：jjw62@163.com

Transcriptome Analysis of Light Adaptation of Aconitum kusenezoffii L.

SHI Jia-yi1， LYU Li-juan2， MU Ying-tong1， LU Jing-shi1， ZHANG Xiao-ming1， WANG Jun-jie1*

（1.Inner Mongolia Autonomous Region Sino-Mongolia Medicinal Materials Breeding Engineering Technology Research Center，

Key Laboratory of Grassland Resources College of Grassland， Resources and Environment， Inner Mongolia Agricultural

University， Huhhot， Inner Mongolia 010018， China； 2.Hohhot Forestry and Grassland Bureau， Hohhot，

Inner Mongolia 010019， China）

Abstract：The effects of shading treatment on differentially expressed genes in leaves of Aconitum kusnezoffii were analyzed to reveal the molecular mechanism of its responses to shading. Through the transcriptome sequencing of the leaves of A. kusnezoffii after shading treatment，it was found that the data quality was high （Q30 ≥ 94.37 %），and 59 082 Unigenes （N50 = 1 826 bp） were obtained by splicing and assembly. Functional annotation showed that 27 668 Unigenes （46.83 %） were annotated to multiple important databases. Analysis of differentially expressed genes found 483 differentially expressed genes，of which 421 were annotated. It was found that light conditions significantly affected the biological processes such as photosynthesis，hormone regulation and energy metabolism of A. kusnezoffii. Key gene analysis showed that LHCB17，ATPβ and PetA were down-regulated under shading，LHCB1 and GA2ox were up-regulated. The regulation of these genes revealed the effect of light on the growth and metabolic adaptability of A. kusnezoffii. Real-time fluorescence quantitative analysis verified the reliability of transcriptome data.The results of this study not only enhance the understanding of the adaptation of A. kusnezoffii to low light environment，but also provide clues for the study of its genetic regulatory network and functional genes，which is of great significance for the rational cultivation and utilization of A. kusnezoffii.

Key words：Aconitum kusenezoffii L.;Transcriptome;Shade;qRT-PCR

草烏頭（Aconitum kusnezoffii L.）為多年生草本植物，在我國(guó)東北和華北地區(qū)廣泛分布［1］。草烏頭的塊根、葉片、花朵和芽部分都被用作藥材。其中，干燥的塊根是蒙藥材的重要及常用的中藥材之一。其具有祛風(fēng)除濕、溫經(jīng)止痛的功效，常用于治療關(guān)節(jié)疼痛、心腹冷痛以及麻醉止痛等癥狀［2-6］。

藥用植物與其周圍環(huán)境的相互作用對(duì)品質(zhì)具有重要影響。光照作為影響藥用植物生長(zhǎng)、形態(tài)以及次生代謝的關(guān)鍵生態(tài)因素之一，在植物的生態(tài)適應(yīng)過程中扮演著至關(guān)重要的角色。不同地區(qū)的光照條件受到多種因素影響，包括海拔、經(jīng)緯度等，導(dǎo)致藥用植物對(duì)光照的適應(yīng)性和特征表現(xiàn)出明顯的差異［7-8］。植物對(duì)光照的適應(yīng)性不僅影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，而且對(duì)于藥用植物藥材的品質(zhì)和藥效成分有一定影響作用［9］。光照作為調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)和發(fā)育的關(guān)鍵因素，光量和光質(zhì)的變化均對(duì)植物的光合作用產(chǎn)生影響，尤其在遮蔭條件下，光照強(qiáng)度和光譜成分都會(huì)降低［10］，包括降低紅光與遠(yuǎn)紅光的比例以及光合有效輻射等，這些因素均會(huì)限制植物的正常生長(zhǎng)和發(fā)育過程［11］。因此，光照條件的變化對(duì)藥用植物的品質(zhì)具有直接的影響。目前，關(guān)于光照強(qiáng)度對(duì)陰生藥用植物的影響已經(jīng)進(jìn)行了較多研究，但主要集中在最適光強(qiáng)和光質(zhì)選擇以及光照對(duì)藥用植物活性成分誘導(dǎo)性效應(yīng)等方面［12-13］。然而，光照如何調(diào)控藥用植物的發(fā)育并影響其次生代謝合成的具體機(jī)制，目前仍不十分清晰。遮蔭處理是模擬自然生長(zhǎng)環(huán)境中光照條件變化的一種手段，可以有效模擬草烏頭在不同生長(zhǎng)環(huán)境下的生理生態(tài)響應(yīng)。本研究通過對(duì)草烏頭進(jìn)行遮蔭處理，可以探究草烏頭對(duì)光照條件的適應(yīng)機(jī)制，同時(shí)用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)解析不同光照強(qiáng)度對(duì)草烏頭葉片在光調(diào)節(jié)下的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律和內(nèi)在代謝機(jī)制影響，以期為闡明光照對(duì)藥用植物代謝積累機(jī)制奠定基礎(chǔ)，同時(shí)為草烏頭的精準(zhǔn)栽培和合理利用提供科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。

1" 材料與方法

1.1" 試驗(yàn)材料與處理

試驗(yàn)選用實(shí)驗(yàn)室低溫貯藏兩年以上的草烏頭種子，將種子外表的翅搓掉后，用10%的NaClO溶液進(jìn)行消毒，在1 800 mg·L-1的赤霉素中浸泡48 h。在培養(yǎng)皿中鋪兩層濾紙后將種子均勻攤放在上面，噴灑適量的蒸餾水，在10℃～20℃的變溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行催芽。種子干燥時(shí)適時(shí)噴水，待種子發(fā)芽或長(zhǎng)出子葉后點(diǎn)播入花盆中，胚根朝下，覆土3 cm左右。待長(zhǎng)出真葉后，選取生長(zhǎng)狀況良好的實(shí)生苗，用相同材質(zhì)及孔徑的網(wǎng)袋進(jìn)行遮蔭處理。設(shè)置三個(gè)處理組：無遮蔭，光照強(qiáng)度為790 lx（A組）；覆蓋一層遮陽(yáng)網(wǎng)袋，光照強(qiáng)度為620 lx（B組）覆蓋兩層遮陽(yáng)網(wǎng)袋，光照強(qiáng)度為450 lx（C組）。實(shí)驗(yàn)期間進(jìn)行統(tǒng)一的水肥管理。

1.2" 轉(zhuǎn)錄組學(xué)測(cè)序及分析

1.2.1" RNA提取及質(zhì)量控制" 據(jù)以上試驗(yàn)的研究結(jié)果，選取A組（無遮蔭）、B組（覆蓋一層遮陽(yáng)網(wǎng)袋）和C組（覆蓋兩層遮陽(yáng)網(wǎng)袋）生長(zhǎng)的草烏頭葉片，各稱取新鮮葉片0.20 g，設(shè)置3個(gè)生物學(xué)重復(fù)，將樣品用錫紙包好后，液氮速凍，經(jīng)干冰保存送至百邁客生物科技有限公司進(jìn)行測(cè)序。

1.2.2" 轉(zhuǎn)錄組分析流程" 對(duì)原始數(shù)據(jù)（Raw Data）進(jìn)行質(zhì)控，得到高質(zhì)量Clean Data，使用Trinity軟件采用paired-end方法對(duì)cleandata進(jìn)行無參轉(zhuǎn)錄組從頭組裝（de novo）得到轉(zhuǎn)錄本，為了減少冗余信息，挑選最長(zhǎng)的轉(zhuǎn)錄本作為Unigene，并使用CD-HIT［14］軟件去冗余得到最終的Unigene，作為后續(xù)分析的參考序列。使用Diamond［15］軟件將Unigene比對(duì)Nr，Nt，KOG，COG，Swiss-Prot，KO和GO數(shù)據(jù)庫(kù)，以及使用HMMER［14］軟件對(duì)Pfam數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行Unigene的功能分析。使用Express［17］軟件對(duì)Unigene進(jìn)行定量分析，篩選差異的條件為qlt;0.05且差異倍數(shù)（Fold Change）gt;2定為差異表達(dá)基因［18］。

1.3" 差異表達(dá)基因qRT-PCR驗(yàn)證

根據(jù)葉片轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)選取LHCB17，LHCB1，ATPβ，PetA，PFK，NCED，PP2C，GA2ox，DELLA和AMY驗(yàn)證差異表達(dá)基因結(jié)果（表1）。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)與優(yōu)化

對(duì)草烏頭葉片進(jìn)行測(cè)序，獲得9個(gè)樣品的轉(zhuǎn)錄組原始數(shù)據(jù)，并通過對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾篩選，獲得56.78 Gb的高質(zhì)量序列。經(jīng)分析，所有產(chǎn)品的Q30≥94.37%，這表明樣本測(cè)序數(shù)據(jù)和從頭組裝的質(zhì)量很高，后續(xù)試驗(yàn)可以基于高質(zhì)量的序列進(jìn)行分析（表2）。

2.2" 無參轉(zhuǎn)錄組拼接結(jié)果統(tǒng)計(jì)

使用Trinity軟件對(duì)樣品的有效reads進(jìn)行de novo拼接后，得到59 082個(gè)Unigenes，其中200～500 bp有28 681條，占比48.54%；大于1 000 bp序列有18 829條，占比31.87%；大于2 000 bp序列有8 472條，占比14.34%。拼接后總長(zhǎng)度為58 562 027 bp，平均長(zhǎng)度為991.20 bp，N50長(zhǎng)度為1 826 bp（表3）。

2.3" Unigene的功能注釋

草烏頭葉片轉(zhuǎn)錄組測(cè)序得到Unigene功能注釋見表4及圖1。將樣品59 082條Unigene序列分別與Nr，eggNOG，GO，Pfam，KEGG，SwissPort，KOG和COG數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行相似性比較，從而獲得全面的基因功能信息。最終獲得27 668個(gè)Unigenes，占總Unigenes的46.83%，長(zhǎng)度大于1 000的序列有16 330條，占比59.02%。與Nr數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，26 522條（44.89%）Unigenes獲得注釋；與eggNOG數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，22 446條（37.99%）Unigenes獲得注釋；與GO數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，21 638條（36.62%）Unigenes獲得注釋；與Pfam數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，18 913條（32.01%）Unigenes獲得注釋；與KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，17 099條（28.94%）Unigenes獲得注釋；與SwissPort數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，16 819條（28.47%）Unigenes獲得注釋；與KOG數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，14 353條（24.29%）Unigenes獲得注釋；與COG數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，6 464條（10.94%）Unigenes獲得注釋。未被注釋到的Unigenes有32 674條，占比55.30%。

2.4" 差異表達(dá)基因鑒定

對(duì)草烏頭不同處理的樣本進(jìn)行差異表達(dá)基因篩選，將Fold Change≥2且FDRlt;0.01 作為篩選標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)不同處理樣本進(jìn)行比較（圖2），A組與B組比較共有219個(gè)差異基因（DEGs），其中55個(gè)DEGs上調(diào)表達(dá)，164個(gè)DEGs下調(diào)表達(dá)；A組與C組比較共有297個(gè)DEGs，其中58個(gè)DEGs上調(diào)表達(dá)，239個(gè)DEGs下調(diào)表達(dá)；B組與C組比較共有73個(gè)DEGs，其中37個(gè)DEGs上調(diào)表達(dá)，36個(gè)DEGs下調(diào)表達(dá)。

為了更直觀區(qū)分DEGs的共同性和差異性，本研究將不同比較組的DEGs進(jìn)行歸類匯總（圖3）。結(jié)果表明A組與B組比較特有DEGs有129個(gè)；A組與C組比較特有的DEGs有201個(gè)；B組與C組比較特有DEGs有47個(gè)。以A組為對(duì)照，B組和C組之間的重復(fù)DEGs有80個(gè)；以B組對(duì)照，A組和C組之間重復(fù)DEGs有10個(gè)；以C組為對(duì)照，A組和B組之間重復(fù)為16個(gè)。三者共有重復(fù)DEGs為0，三組共有483個(gè)DEGs。

2.5 "差異表達(dá)基因功能注釋

對(duì)草烏頭不同處理葉片轉(zhuǎn)錄組的差異表達(dá)基因進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)功能注釋（表5），共注釋到差異表達(dá)基因421個(gè)，占比87.16%。其中A組與B組比較的差異表達(dá)基因得到注釋信息的共有190個(gè)，占A組與B組比較差異基因比為86.76%，Nr數(shù)據(jù)庫(kù)注釋最多，為189個(gè);其次為Pfam數(shù)據(jù)庫(kù)注釋167個(gè)；KOG與COG數(shù)據(jù)庫(kù)注釋最少，分別為100個(gè)、66個(gè)；A組與C組比較的差異表達(dá)基因得到注釋信息的共有265個(gè)，占比89.23%，其中Nr數(shù)據(jù)庫(kù)注釋最多為260個(gè)、其次為eggNOG與GO數(shù)據(jù)庫(kù)均注釋217個(gè)、Pfam數(shù)據(jù)庫(kù)注釋215個(gè)，而KOG和COG注釋最少，分別為131個(gè)、65個(gè)；B組與C組比較的差異表達(dá)基因得到注釋信息的共有59個(gè)，占比80.82%，其中Nr數(shù)據(jù)庫(kù)注釋最多，為55個(gè)，其次為eggNOG數(shù)據(jù)庫(kù)注釋46個(gè)，而KOG和COG數(shù)據(jù)注釋最少，分別為27個(gè)、10個(gè)。

2.6" 差異表達(dá)基因功能富集分析

將所有草烏頭葉片的差異基因同Nr數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，顯示數(shù)量分布最多的物種為變色耬斗菜（Aquilegia coerulea），有193個(gè)，占比46%；其次為唐松蓮花（Thalictrum thalictroides），有99個(gè)，占比24%；其余物種占比均相對(duì)較低，博落回（Macleaya cordata），有17個(gè)，占比4%；罌粟（Papaver somniferum），有8個(gè)，占比2%；蓮（Nelumbo nucifera）、葡萄（Vitis vinifera）及沉水樟（Cinnamomum micranthum f. kanehirae），分別有6，5，4個(gè)，占比均約為1%，其他共有89個(gè)，共占比21%（圖4）。

為進(jìn)一步了解差異基因表達(dá)基因生物學(xué)功能，本研究采用GO富集對(duì)DEGs進(jìn)行功能富集分類。GO富集分析的結(jié)果有由生物過程、細(xì)胞組成和分子功能三個(gè)部分組成。對(duì)A組與B組比較進(jìn)行富集分析，GO數(shù)據(jù)庫(kù)注釋到的DEGs有163個(gè)，其中，生物過程（biological process）中的最顯著富集的是代謝過程（metabolic process）和碳水化合物代謝過程（cellular process）；在分子功能（molecular function）中，富集最顯著的分子功能是催化活性（catalytic activity）和結(jié)合（binding）。對(duì)A組與C組比較進(jìn)行富集分析，GO數(shù)據(jù)庫(kù)注釋到的DEGs有217個(gè)，其中富集到biological process中的最顯著的是metabolic process；在molecular function中，富集最多的是binding。在B組與C組比較的GO富集分析中，GO數(shù)據(jù)庫(kù)注釋到的DEGs有42個(gè)，其中富集到biological process中的最顯著的是metabolic process以及cellular process；在molecular function中，富集最多的是transcription regulator activity（圖5）。

將篩選出來草烏頭轉(zhuǎn)錄組差異基因與KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)分析代謝途徑，結(jié)果表明差異基因成功富集于83個(gè)代謝途徑通路，主要集中在植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（Plant hormone signal transduction）、植物-病原體相互作用（Plant-pathogen interaction）以及MAPK信號(hào)通路-植物（MAPK signaling pathway-plant），分別為17，14，13個(gè)差異基因。說明遮蔭處理可能對(duì)草烏植物的生長(zhǎng)和應(yīng)答產(chǎn)生顯著影響，特別是對(duì)于激素信號(hào)傳導(dǎo)、病原體相互作用和MAPK信號(hào)途徑等生物學(xué)過程（表6）。

2.7" 轉(zhuǎn)錄因子分析

通過與植物轉(zhuǎn)錄因子數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，僅鑒定出44個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，分布于14個(gè)轉(zhuǎn)錄因子家族，其中隨著遮蔭程度的加大，NAC，GRAS，C2H2，Tify，WRKY，bZIP，C2C2-GATA，C3H轉(zhuǎn)錄因子僅表現(xiàn)為顯著下調(diào)；FAR1，MYB-related僅表現(xiàn)為顯著上調(diào)；AP2/ERF-ERF，bHLH，HB-other則均為混合調(diào)控。

2.8" 關(guān)鍵基因相對(duì)表達(dá)量分析

在其顯著富集的通路中，依據(jù)基因的表達(dá)量和差異情況（q-valuelt;0.01，F(xiàn)Cgt;2）隨機(jī)選擇差異基因，分別為光合作用相關(guān)基因（LHCB17，LHCB1，PetA，ATPβ）、植物生長(zhǎng)發(fā)育和激素調(diào)控相關(guān)基因（NCED，GA2ox，DELLA）、能量代謝和代謝途徑相關(guān)基因（AMY，PFK）以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和調(diào)控途徑相關(guān)基因（PP2C），共10個(gè)基因。其相對(duì)表達(dá)量和轉(zhuǎn)錄組FPKM的線性回歸的R2為0.856 9，證明了轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的可靠性（圖6）。

為驗(yàn)證草烏頭葉片轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果的準(zhǔn)確性，隨機(jī)選擇10個(gè)差異基因設(shè)計(jì)引物，其中所選差異基因中上調(diào)基因有GA2ox，LHCB1，下調(diào)基因有LHCB17，PFK，NCED，PP2C，DELLA，AMY，ATPβ和PetA。經(jīng)實(shí)時(shí)熒光定量表達(dá)分析，結(jié)果表明10個(gè)差異基因表達(dá)量與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)顯示趨勢(shì)一致（圖7）。

3" 討論

光照強(qiáng)度顯著影響藥用植物的生長(zhǎng)和活性成分的合成，進(jìn)而影響藥材的品質(zhì)。研究表明，不同植物對(duì)光照條件的需求各不相同，光照對(duì)藥用植物的影響也因此各異。例如，延胡索［19］、金蓮花［20］、丹參［21］和三七［22］等植物在不同光照條件下表現(xiàn)出不同的生長(zhǎng)和活性成分積累模式。這些差異提示了光照管理在藥用植物栽培中的重要性，為優(yōu)化栽培條件以提高藥材品質(zhì)提供了依據(jù)。遮蔭處理作為模擬自然生長(zhǎng)環(huán)境中光照條件變化的手段，在研究藥用植物光照適應(yīng)性和次生代謝調(diào)控機(jī)制方面具有重要意義。隨著高通量測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展，遮蔭對(duì)植物發(fā)育調(diào)控的分子機(jī)制研究逐漸成為熱點(diǎn)。本研究對(duì)遮蔭處理的草烏頭葉片進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，獲得了56.78 Gb的高質(zhì)量序列，所有樣品的Q30值均≥94.37%，顯示出良好的測(cè)序質(zhì)量。拼接組裝后得到59 082個(gè)Unigenes，其中27 668個(gè)Unigenes獲得了功能注釋，占總Unigenes的46.83%。在差異表達(dá)基因篩選中，采用Fold Change≥2、FDRlt;0.01作為篩選標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)不同處理樣本進(jìn)行了比較分析。結(jié)果顯示，AvsC比較組具有較多的差異基因，而BvsC比較組的差異基因數(shù)量最少，共篩選出483個(gè)差異基因。這一數(shù)量遠(yuǎn)低于草烏頭種子休眠轉(zhuǎn)錄組的差異基因數(shù)量［1］，以及其他物種在遮蔭處理下的差異基因數(shù)量［23-24］。這種差異可能與不同物種、不同部位的特性以及測(cè)序數(shù)據(jù)的可靠性有關(guān)。差異表達(dá)基因共注釋421個(gè)，占比87.16%。差異基因同Nr數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，顯示數(shù)量分布最多的物種為毛茛科耬斗菜屬變色耬斗菜（Aquilegia coerulea），占比46%；其次為毛茛科小銀蓮屬唐松蓮花（Thalictrum thalictroides），占比24%，兩者均與草烏頭同屬于一科，反映其物種相似性。GO富集分析的結(jié)果由生物過程、細(xì)胞組成和分子功能三個(gè)部分組成，注釋到的DEGs有163個(gè)，并且由于差異基因不僅僅只與其中某一個(gè)過程相關(guān)，也可分類于其他組別，三個(gè)比較組中存在一定相似性，如：AvsB比較組與A vs C的biological process中的最顯著富集的均為metabolic process。用KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)分析代謝途徑表明差異基因富集于83個(gè)代謝途徑通路，主要集中在植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、植物-病原體相互作用以及MAPK信號(hào)通路-植物，分別為17，14，13個(gè)差異基因。說明遮蔭處理可能對(duì)草烏頭植物的生長(zhǎng)和應(yīng)答產(chǎn)生顯著影響，特別是對(duì)于激素信號(hào)傳導(dǎo)、病原體相互作用和MAPK信號(hào)途徑等生物學(xué)過程。對(duì)草烏頭差異基因所在轉(zhuǎn)錄因子家族進(jìn)行分析可知，其主要分布在AP2/ERF-ERF家族，表達(dá)情況分別為NAC，GRAS，C2H2，Tify，WRKY，bZIP，C2C2-GATA，C3H轉(zhuǎn)錄因子僅表現(xiàn)為顯著下調(diào)；FAR1，MYB-related僅表現(xiàn)為顯著上調(diào)；AP2/ERF-ERF，bHLH，HB-other為混合調(diào)控。發(fā)現(xiàn)為了解草烏頭基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了重要線索，同時(shí)也表明不同轉(zhuǎn)錄因子家族在草烏頭中具有多樣化的調(diào)控模式。草烏頭葉片在遮蔭處理下表達(dá)了一系列與光信號(hào)傳導(dǎo)密切相關(guān)的基因，如PsbA，PsaO，PetB，PetE。PetA是參與光合作用中電子傳遞鏈的一部分，其下調(diào)可能意味著光合電子傳遞活性的降低或調(diào)節(jié)；LHCB17是光合作用中葉綠體膜上的一個(gè)葉綠素a/b結(jié)合蛋白基因，其下調(diào)可能反映了葉綠體中光合色素復(fù)合物的變化，可能與光合作用效率或光能捕獲能力的調(diào)節(jié)有關(guān)；LHCB1也是葉綠素a/b結(jié)合蛋白基因，其上調(diào)可能表示植物對(duì)于光合色素復(fù)合物的重新組裝或調(diào)整，以適應(yīng)遮蔭條件下的光能利用；ATPβ是F-ATP酶復(fù)合物的一個(gè)亞基，其下調(diào)可能反映了ATP合成酶活性的調(diào)節(jié)或ATP能量代謝的變化。此外還發(fā)現(xiàn)了與激素調(diào)控、能量代謝等多個(gè)生物學(xué)過程相關(guān)的基因（如NCED，PP2C，GA2ox，AMY，PFK，DELLA等），它們的差異表達(dá)與光照條件密切相關(guān)。這些基因的變化揭示了草烏頭葉片在不同光照強(qiáng)度下的轉(zhuǎn)錄組調(diào)控機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)不僅拓展了我們對(duì)草烏頭光調(diào)控生物學(xué)過程的認(rèn)識(shí)，也為進(jìn)一步探究其適應(yīng)性和生長(zhǎng)調(diào)控提供了更深入的視角。

本研究對(duì)草烏頭葉片在光照條件下的分子響應(yīng)進(jìn)行了深入探究，揭示了其對(duì)光照變化的適應(yīng)機(jī)制。光信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)基因的差異表達(dá)反映了草烏頭葉片在光照調(diào)節(jié)方面的復(fù)雜性和精細(xì)調(diào)控能力。這些發(fā)現(xiàn)不僅豐富了對(duì)草烏頭的生理生化機(jī)制的理解，還為研究其在不同環(huán)境下的生長(zhǎng)和發(fā)育提供了科學(xué)依據(jù)。進(jìn)一步研究將有助于優(yōu)化草烏頭的種植管理策略，提高其藥用成分的產(chǎn)量和品質(zhì)，促進(jìn)其在藥用和保健領(lǐng)域的應(yīng)用。

4" 結(jié)論

通過對(duì)遮蔭處理后草烏頭葉片的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和分析，我們揭示了光照對(duì)草烏頭栽培的重要影響。遮蔭處理顯著改變了多個(gè)基因的表達(dá)，特別是與光合作用、能量代謝和生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)的PsaO，PetB，LHCB17，ATPβ等基因。這表明光照對(duì)草烏頭的光合能力和生長(zhǎng)發(fā)育具有重要調(diào)節(jié)作用。研究這些基因的調(diào)控機(jī)制，為草烏頭的合理栽培和利用提供了科學(xué)依據(jù)，有助于提高其有效成分產(chǎn)量和藥用品質(zhì)。高通量測(cè)序和生物信息學(xué)的發(fā)展，為我們深入理解草烏頭及其他藥用植物的分子調(diào)控機(jī)制提供了新方法。

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（責(zé)任編輯" 閔芝智）