多花黃精種子微根莖基因表達特征分析

劉保財 陳菁瑛 張武君 黃穎楨 趙云青 劉劍超 危智誠

（1. 福建省農業(yè)科學院農業(yè)生物資源研究所，福州 350003；2. 福建省農業(yè)科學院藥用植物研究中心，福州 350003；3. 福建省南平市邵武市農業(yè)農村局，邵武 354000；4. 福建和平古鎮(zhèn)農業(yè)開發(fā)有限公司，邵武 354000）

種子是植物貯藏營養(yǎng)和繁育后代的重要器官，也是人及家禽畜牧動物的主要食物來源［1]，種子萌發(fā)過程因胚發(fā)育程度不同而存在差異，具有成熟胚的種子，遇水吸脹后胚根首先突破種皮并向下生長形成根，胚芽向上生長露出地面形成莖，從而形成完整的植株［2-3]。然而部分植物種子不具有成熟胚，萌發(fā)過程存在特殊的形態(tài)結構，如黃精（Polygonatum sibiricum）［4]、多花黃精（Polygonatum cyrtonema）［5]、滇重樓（Paris polyphylla）［6]等百合科具有多年生根莖植物的種子，這些種子萌發(fā)過程中存在第一節(jié)微根莖形成的特殊萌發(fā)現象［7-9]。

多花黃精（P. cyrtonema）系百合科（Liliaceae）黃精屬（Polygonatum）多年生草本［10]，《中華人民共和國藥典》（2020）規(guī)定的中藥飲品黃精的基原物種之一，具有補氣養(yǎng)陰、健脾、潤肺、益腎的功效，藥食同源物種，甚至一些地方將其列為雜糧作物，近年逐步開始大規(guī)模的人工栽培［11-12]。據報道［8]及結合筆者研究，多花黃精種子萌發(fā)過程如下，胚根首先突破種皮（圖1-A），然后生長一段時間（圖1-B），在中胚軸的地方，逐步膨大（圖1-C），形成最初的根莖（微根莖，圖1-D），進一步在其上端分化形成芽生長點，生長第一片真葉，同時下端分化形成側根/不定根，從而開始每年在根莖上形成芽和根的生長模式。在此萌發(fā)過程中，從胚根突破種皮到微根莖的形成，基本全部利用種子儲藏的營養(yǎng)物質，微根莖形成后，逐步變?yōu)榫G色，開始光合作用，原種子逐步變?yōu)榭瞻T狀態(tài)，由“異養(yǎng)”變?yōu)椤白责B(yǎng)”（圖1-E），進一步生長發(fā)育，形成小苗（圖1-F）。

圖1 多花黃精種子萌發(fā)過程Fig. 1 Germination process of P. cyrtonema seeds

當前，為解決多花黃精生產上種苗短缺問題，對多花黃精種子催芽、栽培等進行了研究并報道［8,11-12]，然而關于其萌發(fā)過程中調控微根莖發(fā)育的關鍵基因及參與的生理生化變化報道較少，制約了多花黃精種子生理、生產上微根莖的快速生長及其開發(fā)利用等研究，為此開展了多花黃精種子萌發(fā)過程中微根莖發(fā)育研究。本文以胚根突破種皮（圖1-A）、微根莖（圖1-D）和根狀莖變綠（圖1-E）3個萌發(fā)階段為實驗材料，基于二代高通量測序技術，進一步借助生信分析相關方法，對微根莖發(fā)育過程中的表達差異基因進行分析，以期揭示多花黃精種子微根莖發(fā)育過程中基因表達特征及其參與的通路變化，為多花黃精的種子生理、形態(tài)結構、育種與栽培等方面的研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料采集于福建省泰寧縣野生多花黃精，經福建省農業(yè)科學院農業(yè)生物資源研究所陳菁瑛研究員鑒定為Polygonatum cyrtonema Hua，種植于邵武市和平鎮(zhèn)和平村林下。2019年11月采集10株果皮發(fā)黑的成熟果實，經8 d堆置發(fā)酵后，用手捏碎變軟的果實，漂去果皮等雜質并用水清洗，干凈的種子作為試驗材料備用。

1.2 方法

1.2.1 材料處理 將洗干凈的種子用無菌水沖洗10遍，移到超凈工作臺上，57%的酒精浸泡1 min，然后用無菌水沖洗5遍，放入經過121℃滅菌30 min的河沙內，再倒入少量的無菌水，保持沙層濕潤，進行沙藏，每周定期檢查并補充水分；150 d后，挑選胚剛突破種皮的種子（編號A，圖1-A）和形成的微根狀莖（編號D，圖1-D），種植20 d后，挑選變綠的微根狀莖（編號E，圖1-E），這些種子和微根狀莖用清水沖洗干凈，吸取表面的水分，立即放入液氮中凍存10 min，然后移入-80℃冰箱中保存，直到RNA提取。

1.2.2 建庫測序 采用DP441-RNAprep pure多糖多酚植物總RNA提取試劑盒（天根生化科技（北京）有限公司）提取總RNA，NanoPhotometer spectrophotometer檢測RNA純度（OD260/280及OD260/230比值）和Agilent 2100 bioanalyzer檢測RNA完整性。進一步使用試劑盒Illumina 的 NEBNext?UltraTMRNA Library Prep Kit，參照說明書構建文庫。文庫構建完成后，用Qubit2.0 Fluorometer進行初步定量，用Agilent 2100 bioanalyzer對文庫插入片段大小檢測，用RT-qPCR對文庫有效濃度進行準確定量。庫檢合格后，由北京諾禾致源科技股份有限公司應用Illumina 測序完成序列的測定。

1.2.3 基因表達水平分析 采用RSEM軟件［13]，調用Bowtie2對比并對結果進行統計，以Trinity拼接得到的轉錄組作為參考序列（Ref），將每個樣品的clean reads匹配到Ref，獲得單個樣品的匹配率，統計每個樣品中基因比對到的reads數目，并進行FPKM（expected number of fragments per kilobase of transcript sequence per millions base pairs sequenced）轉換，獲得單個樣品中基因和轉錄本的表達水平。

1.2.4 差異基因表達分析 使用基于負二項分布的模型確定數字基因表達數據中的差異表達地DESeq2 R包［14]（1.10.1），進行兩個條件/組的差異表達分析，使用Benjamini和Hochberg的方法校正得到的P值（Padj）以控制錯誤發(fā)現率，Padj＜0.05的基因認定為差異表達。基于 GOseq［15]所述方法對篩選到的DEGs進行GO富集分析。基于KEGG注釋結果，使用 KOBAS，Padj＜0.05的基因認定為差異表達，進行 Pathway富集分析。

1.2.5 RT-qPCR 驗證 隨機選取通路上的7個差異基因，設計引物和合成引物序列見表1，以種子萌發(fā)的3個不同階段的RNA 為模板，按照 TransScript?All-in-One First-Strand cDNA Synthesis SuperMix for qPCR（One-Step gDNA Removal）（AT341）試劑盒進行反轉錄合成cDNA。參照 PerfectStart? Green qPCR SuperMix（+Dye II）試劑盒說明書，以cDNA為模板，在ABI QuantStudio 3儀上完成 RT-qPCR。用2-ΔΔCt方法［16]計算每個基因在不同樣品中的相對表達量，Actin為內參基因。

表1 RT-qPCR引物序列Table 1 Gene-specific primers used in RT-qPCR

2 結果

2.1 微根莖發(fā)育過程基因表達水平

以組裝后的序列為模板，將胚根突破種皮（A1、A2、A3）、微根狀莖形成（D1、D 2、D3）和微根狀莖變?yōu)榫G色（E1、E2、E3）的clean reads與之比對，各樣本的匹配reads數目和匹配率見表2，胚根突破種皮時匹配率為71.63%-74.23%，微根狀莖形成時的匹配率為73.60%-75.09%，綠色微根狀莖的匹配率為74.81%-76.03%。對各樣品中表達的Cluster數目進行統計并轉換為FPKM，再根據FPKM大小劃分區(qū)間，各區(qū)間的表達量及所占比例見表3，各樣品的FPKM＞15的Cluster數量沒有較大的差異，即各樣品中高表達的基因數目差異較少。

表2 各樣品reads 與組裝轉錄本比對Table 2 Mapped results of sample reads and assembly transcripts

表3 樣品表達水平FPKM區(qū)間數量統計Table 3 FPKM interval statistics of sample expressed levels

2.2 微根莖形成與胚根突破種皮的差異基因分析

將微根莖形成時與胚根突破種皮比較（圖2-A），共有顯著性差異的Unigenes 17907條，其中上調的有9797條，下調的為8110條。進一步將上調或下調差異基因在GO數據庫中富集分析，選取最顯著的40個Terms繪制柱狀圖（圖2-B），微根莖形成時與胚根突破種皮相比，所有的Terms中上調的Unigenes數量大于下調的Unigenes數量。就差異Unigenes數量而言，無論是上調還是下調，主要集中富集在生物過程（biological process, BP）和分子功能（molecular function, MF），而細胞組成（cellular component, CC）的Unigenes數量相對較少。在BP中參與代謝過程（metabolic process）的差異基因有4952條，其中上調的有3135條（如Cluster-68615.36386、Cluster-68615.82941等），下調的有1817條（如Cluster-68615.49491、Cluster-68615.48139等）；參與蛋白質磷酸化（protein phosphorylation）、磷酸化（phosphorylation）、含磷化合物代謝過程（phosphate-containing compound metabolic process）、磷代謝過程（phosphorus metabolic process）等與磷相關的Terms均有較高的差異表達。在MF中主要參與的有催化活性（catalytic activity）、轉移酶活性（transferase activity）、水解酶活性（hydrolase activity）、離子結合（ion binding）等Terms，其中參與催化活性的差異基因有4196條，上調的有2814條（如Cluster-68615.86087、Cluster-68615.91384等），下調的有1382條（如Cluster-68615.14912、Cluster-68615.64310等）。CC與MF和BP相比，參與的差異基因較少，顯著差異的前40個Terms中，Terms數量也較少。

圖2 DvsA差異表達基因Fig. 2 DvsA different expressed genes

通過Pathway顯著性富集確定差異基因間相互協調及其生物學功能，將差異表達基因參與的最主要生化代謝途徑和信號轉導途徑富集后，挑選了富集最顯著的20條pathway條目進行展示（圖3），差異基因主要富集于植物激素信號轉導（plant hormone signal transduction）、淀粉和蔗糖代謝（starch and sucrose metabolism）、光合作用（photosynthesis）、光合作用-天線蛋白（photosynthesis - antenna proteins）、苯丙烷生物合成（phenylpropanoid biosynthesis）、黃酮類生物合成（flavonoid biosynthesis）等通路中，而這些通路與種子萌發(fā)過程中胚形態(tài)結構發(fā)育和代謝有直接的關聯。富集到差異最顯著苯丙烷生物合成通路中基因有240條，有顯著差異的有108條（如Cluster-32281.0、Cluster-68615.50869等）。富集到植物激素信號轉導通路中的差異基因有354條，有顯著差異的有133條（如Cluster-68615.83466、Cluster-68615.49580等）。富集到淀粉和蔗糖的代謝通路的基因有397條，有顯著差異的有132條（如Cluster-68615.91668、Cluster-68615.7364等）。

圖3 DvsA差異基因KEGG通路富集Fig. 3 KEGG pathway enrichment of DvsA differential gene

為了進一步解析差異基因中上調和下調基因參與的生理與代謝通路，分別將上調的差異基因的前20條通路（圖4-A）和下調的前20條通路進行了KEGG通路富集（圖4-B）。在上調的差異表達基因中，主要富集在了芪類、二芳基庚烷和姜醇生物合成（stilbenoid, diarylheptanoid and gingerol biosynthesis）、淀粉和蔗糖代謝（starch and sucrose metabolism）、植物激素信號轉導（plant hormone signal transduction）、光合作用-天線蛋白（photosynthesis-antenna proteins）、苯丙烷生物合成（phenylpropanoid biosynthesis）等通路中，其中富集到淀粉和蔗糖代謝、植物激素信號轉導等通路的差異基因顯著上升。下降的差異基因主要富集在了纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸的生物合成（valine, leucine and isoleucine biosynthesis）、輔酶Q及其他萜-醌合成（ubiquinone and other terpenoid-quinone biosynthesis）、植物激素信號轉導（plant hormone signal transduction）、剪接體（splicesome）、RNA轉運（RNA transport）等通路中，其中植物激素信號轉導、剪接體、RNA轉運等通路中富集的差異基因數量明顯下降。而無論是表達上調還是表達下調的差異基因中，富集到植物激素信號轉導通路中的基因均有大量表達，即植物激素在微根莖的形成中發(fā)揮了重要作用。

圖4 TOP 20 差異基因KEGG富集結果Fig. 4 KEGG enrichment results of TOP 20 differential genes

基于上述分析，淀粉和蔗糖的代謝與植物激素代謝在根莖初步形成過程中具有關鍵作用，因此進一步將DvsA的差異基因映射到淀粉和蔗糖代謝（ko00500）通路，結果（圖5）表明，參與編碼磷酸蔗糖合酶（sucrose-phosphate synthase, 2.4.1.14）、己糖激酶（hexokinase, 2.7.1.1）和α-海藻糖酶（alphatrehalase, 3.2.1.28）的差異轉錄本均全部下調，參與編碼α-淀粉酶（alpha-amylase, 3.2.1.1）、糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylase, 2.4.1.1）、4-α-葡聚糖轉移酶（4-alpha-glucanotransferase, 2.4.1.25）、麥芽糖酶-葡糖淀粉酶（3.2.1.20maltase-glucoamylase）、β-D-呋喃果糖苷水解酶（beta-fructofuranosidase, 3.2.1.26）、葡萄糖-1-磷酸腺苷酰轉移酶（glucose-1-phosphate adenylyltransferase, 2.7.7.27）等的差異轉錄本均全部上調，而參與編碼果糖激酶（fructokinase, 2.7.1.4）、β-葡萄糖苷酶（beta-glucosidase, 3.2.1.21）等的差異轉錄本則既有上調也有下調。

圖5 參與淀粉和蔗糖代謝的DvsA差異表達基因Fig. 5 DvsA differentially expressed genes involved in starch and sucrose metabolism

為了進一步剖析植物激素相關基因對微根莖初步形成的影響，將DvsA的差異基因映射到植物激素信號轉導（ko04075）通路上，結果（圖6）表明，參與編碼生長素（包括AUX/IAA、ARF、GH3、SAUR）、細胞分裂素（B-ARR、A-ARR）和赤霉素（TF）各關鍵酶的基因均有上調和下調，然而這些基因中，除 ARF和GH3外，所有表達上調的基因數多于表達下調的基因數，如AUX/IAA中，僅有1條基因表達下調，11條表達上調。參與編碼油菜素內酯各關鍵酶基因表達均上調，參與編碼脫落酸關鍵酶（PYR/PYLH、ABF）基因表達全部下調，編碼關鍵酶（PP2C、SnPK2）基因的下調轉錄本多于上調轉錄本，再次說明參與編碼植物激素的基因在微根莖形成中具有重要作用，而油菜素內酯可能是根莖初步形成的一類關鍵激素。

圖6 參與植物激素信號轉導的DvsA差異表達基因Fig. 6 DvsA differentially expressed genes involved in plant hormone signal transduction

2.3 微根莖變綠前后差異基因分析

比較微根莖變綠前后差異基因表達（圖7-A），共有顯著性差異的Unigenes 26833條，其中上調的有14567條，下調的為12266條。進一步將上調或下調差異基因在GO數據庫中富集，選取最顯著的40個Terms繪制柱狀圖（圖7-B），微根莖變綠前后相比，除了與過氧化酶反應有關的3個Terms外，所有的同一Terms中上調的Unigenes數量大于下調的Unigenes數量。就差異Unigenes數量而言，無論是上調還是下調，主要富集在生物過程（bological process, BP），而分子功能（molecular function, MF）和細胞組成（cellular component, CC）的Unigenes數量相對較少。在BP中參與代謝過程（metabolic process）的差異基因有6896條，其中上調的有3758條（如Cluster-68615.21356、Cluster-68615.32031等），下調的有3138條（如Cluster-68615.92980、Cluster-68615.3727等）；參與肽生物合成過程（peptide biosynthetic process）、酰胺生物合成過程（amide biosynthetic process）、有機氮化合物生物合成過程（organonitrogen compound biosynthetic process）等生物合成通路中的基因均得到強烈富集，即這些基因參與了微根莖變綠前后的形態(tài)結構或生理活性。而在MF中主要參與的有催化活性（catalytic activity）、氧化還原酶活性（oxidoreductase activity）等Terms，其中參與催化活性的差異基因有5518條，上調的有2893條（如Cluster-15152.0、Cluster-68615.16027等），下調的有2625條（如Cluster-68615.69338、Cluster-68615.31773等）。在CC過程中，差異基因主要參與細胞質（cytoplasm）、大分子復合物差異（macromolecular complex）等Terms中。

圖7 EvsD差異表達基因Fig. 7 EvsD differently expressed genes

通過Pathway顯著性富集確定差異基因間相互協調及其生物學功能，將差異表達基因參與的最主要生化代謝途徑和信號轉導途徑富集后，挑選了富集最顯著的20條pathway條目進行展示（圖8），差異基因主要富集于核糖體（ribosome）、淀粉和蔗糖代謝（starch and sucrose metabolism）、光合作用（photosynthesis）、光合作用-天線蛋白（photosynthesis-antenna proteins）、吞噬體（phagosome）、卟啉和葉綠素代謝（porphyrin and chlorophyll metabolism）等通路中，而這些通路直接體現了種子由“異養(yǎng)”向“自養(yǎng)”的轉變，如富集到差異最顯著核糖體通路中基因的有1403條，有顯著差異的有640條；富集到光合作用、光合作用-天線蛋白的差異基因分別有97條和41條，有顯著差異的有63條和33條。

圖8 TOP 20差異基因KEGG富集結果Fig. 8 KEGG enrichment results of TOP 20 differential genes

為了進一步解析差異基因中上調和下調基因參與的生理與代謝通路，分別將上調的差異基因的前20條通路和下調的前20條通路進行了KEGG通路富集（圖9-A和9-B）。整體而言，上調的差異基因數多于下調的差異基因數。在上調的差異基因中，主要富集在了光合作用（photosynthesis）、核糖體（ribosome）、光合作用-天線蛋白（photosynthesisantenna proteins）等通路中，其中注釋到光合作用的有61條、光合作用-天線蛋白的有33條、光合生物中的碳固定的60條。差異基因中表達量降低的基因主要富集在了苯丙烷生物合成（phenylpropanoid biosynthesis）、淀粉和蔗糖代謝（starch and sucrose metabolism）、氨基糖和核苷酸糖代謝（amino sugar and nucleotide sugar metabolism）、吞噬體（phagosome）等通路中，其中富集于淀粉和蔗糖代謝通路中的差異基因有114條。值得注意的是植物-病原體相互作用通路中富集了74條。基于通路分析表明，微根莖變綠前，仍然是以淀粉、蔗糖代謝為主，變綠后，光合相關通路的基因進行了表達與上調，同時與植物病原互作的基因開始高表達。

微根莖變綠前后，光合通路中相關基因具有關鍵作用，因此進一步將EvsD的差異基因比對到光合作用（ko00195）通路上（圖10），參與編碼光合系統I（PsaA、PsaB、PsaD、PsaE、PsaF、PsaG、PsaH、PsaK、PsaL、PsaN、PsaO）、光合系統Ⅱ（PsbA、PsbB、PsbC、PsbK、PsbO、PsbP、PsbQ、PsbR、PsbS、PsbY、PsbZ、Psb27、Psb28）等關鍵酶的基因表達均為上調，僅有少量的如編碼三磷酸腺苷酶ε基因表達下調。

2.4 差異基因RT-qPCR分析

為了驗證轉錄組獲得的數據，隨機選擇具有顯著差異的7個基因，采用RT-qPCR分析（圖11），各基因在各樣本的表達量與轉錄組表達的趨勢基本一致。

圖11 7個差異基因的RT-qPCR驗證Fig. 11 Verification of seven selected DEGs by RT-qPCR

3 討論

3.1 微根莖發(fā)育前后的基因表達特征：淀粉和蔗糖的代謝與植物激素信號轉導

多花黃精種子從胚根突破種皮到微根莖形成，發(fā)生一系列表觀形態(tài)特征變化，陳怡等［8]對多花黃精的萌發(fā)過程進行了形態(tài)解剖觀察，明確了成熟的多花黃精種子，其胚未分化出明顯的子葉、胚芽和胚根，隨著種子的萌發(fā)伴隨著胚乳的降解而分化形成成熟胚。從胚根突破種皮到微根莖形成的差異基因經GO數據庫中富集分析，主要參與代謝過程、催化活性、單生物代謝過程、氧化還原酶活性、核糖體等，KEGG顯著性富集表明差異基因主要富集于核糖體、植物激素信號轉導、淀粉和蔗糖代謝等通路中，上調的差異基因主要富集在了淀粉和蔗糖代謝、植物激素信號轉導等通路中，下調的差異基因主要富集在了植物激素信號轉導、剪接體、RNA轉運等通路中，與前人報道多花黃精種子含有淀粉、粗脂肪、可溶性糖、游離氨基酸和植物甾醇含量較高，具有較高的營養(yǎng)價值和抗氧化酶活性結果一致［17-19]。進一步淀粉和蔗糖的代謝通路比對分析，參與編碼磷酸蔗糖合酶、己糖激酶和α-海藻糖酶的差異轉錄本均全部下調，參與編碼α-淀粉酶、糖原磷酸化酶、4-α-葡聚糖轉移酶、麥芽糖酶-葡糖淀粉酶、β-D-呋喃果糖苷水解酶、葡萄糖-1-磷酸腺苷酰轉移酶等的差異轉錄本均全部上調，而參與編碼果糖激酶、β-葡萄糖苷酶等的差異轉錄本則既有上調也有下調，淀粉水解成葡萄糖，可能為微根莖形成提供必要的能量［19]。激素種類和含量的變化對多花黃精種子萌發(fā)具有顯著影響，多花黃精種子萌發(fā)過程中出現IAA、GA3和TZR含量呈上升-下降-上升趨勢，ABA含量降低并維持在較低水平［5,20]，這與本文所述的編碼生長素、細胞分裂素和赤霉素各關鍵酶的基因均有上調和下調的結果基本一致。而參與編碼脫落酸關鍵酶（PYR/PYLH、ABF）基因表達全部下調，編碼油菜素內酯各關鍵酶均為上調，可見油菜素內酯可能是根莖初步形成的一類關鍵激素，與報道的油菜素內酯調控馬鈴薯塊莖的形成結果一致［21]，其能否作為外源激素用以促進微根莖的膨大，有待進一步研究與分析。

3.2 外界環(huán)境通過內在成分影響種子萌發(fā)與微根莖的發(fā)育

低溫可以有效打破和縮短黃精種子休眠，促進其發(fā)育不全的胚成熟、突破種皮和發(fā)芽，主要原因也是低溫誘導了激素相關基因的表達，與本文研究的參與植物激素信號轉導的基因可能調控多花黃精微根莖發(fā)育結果一致［22-24]。層積處理是打破多花黃精種子休眠的有效方法之一，種子沙藏后糖分種類、含量等均發(fā)生了變化，提高了種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢［20,25]。外源激素的處理也有利于打破多花黃精種子的休眠，6-芐氨基嘌呤可打破上胚軸休眠，從而促進多花黃精種子的發(fā)芽［26]。有些微生物的分泌物也具有促進多花黃精種子萌發(fā)的效果［27]，這些分泌物是否促進微根莖發(fā)育，有待進一步研究。上述可知，多花黃精種子胚根突破種皮到第一節(jié)根莖的形成，涉及許多生理變化與形態(tài)結構發(fā)育，因此受到內部和外界多種因素綜合影響。

3.3 微根莖變綠后即可進行光合作用

微根莖變綠前，以種子內貯藏的營養(yǎng)物質消耗為主，變綠后，種子內貯藏的營養(yǎng)物質基本消耗完畢，開始逐步依靠自身光合作用進行生長發(fā)育。因此微根莖變綠前后顯著性差異基因GO富集分析，主要參與了代謝過程、肽生物合成過程、催化活性等；KEGG顯著性富集表明，差異基因主要富集于核糖體、淀粉和蔗糖代謝、光合作用等通路中，這與前人報道的多花黃精種子萌發(fā)過程中差異基因主要參與碳代謝、次生代謝產物的生物合成和多糖的代謝結果一致［20,28]。微根莖變綠前后的差異基因在光合通路上比對后，除編碼三磷酸腺苷酶ε等少量基因表達下調外，均為上調，表明微根莖已逐步開始光合作用，與光照影響多花黃精種子的萌發(fā)一致［22]，但光合作用的強弱尚待進一步研究。

3.4 微根莖營養(yǎng)價值亟需評價

近年對多花黃精根狀莖的多糖［29-30]、甾體皂苷生物合成［31-32]等關鍵基因進行了研究，并解析了根莖多糖的藥理［33-34]，然而多花黃精微根莖發(fā)育過程中所產生的多糖是否具有類似的功效，有待進一步研究。所產生的微根莖能否作為類似“豆芽”的芽菜類開發(fā)，也亟需進一步對其營養(yǎng)、藥理、毒理等開展評價。

綜上，通過本文闡述，明確了微根莖基因表達特征，為多花黃精種子萌發(fā)的生理、生產上促進微根莖快速膨大、微根莖的開發(fā)利用等相關研究奠定了基礎。

4 結論

本研究獲得了多花黃精種子萌發(fā)過程中不同萌發(fā)階段的轉錄組數據，參與淀粉和蔗糖代謝和植物激素信號轉導通路的基因在微根莖形成中發(fā)揮了重要作用，尤其是編碼油菜素內酯通路關鍵酶的基因。微根莖變綠后，光合相關基因得到大量表達，已具有光合作用能力。