首页分享刘仪伟在北京：叶片衰老是一个复杂的过程，由多种遗传和环境变量控制。在向日葵中，开花后突然触发叶片衰老，从而限制了植物在籽粒灌浆期间保持绿叶面积的能力，从而对作物产量产生强烈影响。最近，我们通过生理学、细胞学和分子学方法对叶衰老的进展进行了对比鲜明的向日葵自交系。在这里，我们提出了使用RNA

刘仪伟在北京：叶片衰老是一个复杂的过程，由多种遗传和环境变量控制。在向日葵中，开花后突然触发叶片衰老，从而限制了植物在籽粒灌浆期间保持绿叶面积的能力，从而对作物产量产生强烈影响。最近，我们通过生理学、细胞学和分子学方法对叶衰老的进展进行了对比鲜明的向日葵自交系。在这里，我们提出了使用RNA

来源：花匠小妙招时间：2025-06-16 01:28

叶片衰老是一个复杂的过程，由多种遗传和环境变量控制。在向日葵中，开花后突然触发叶片衰老，从而限制了植物在籽粒灌浆期间保持绿叶面积的能力，从而对作物产量产生强烈影响。最近，我们通过生理学、细胞学和分子学方法对叶衰老的进展进行了对比鲜明的向日葵自交系。

在这里，我们提出了使用RNA-seq及其与两个对比的向日葵近交系R453和B481-6（分别为早期和延迟衰老）的代谢谱的大规模转录组学分析，目的是鉴定与叶片衰老相关的代谢途径。

衰老是细胞死亡前叶片发育的最后阶段，也是一个由多种遗传和环境变量控制的复杂过程。一旦衰老程序被触发，就会发生高度调控的基因表达变化，导致叶片代谢发生深刻变化。

衰老是植物发育的一个活跃阶段，涉及受管制的降解和再动员过程，当过早诱导时可能会降低作物产量。一年生植物，包括我们的许多谷物和油料作物，在生殖阶段结束时经历一个视觉过程，伴随着从叶子到发育中的种子的养分重新动员。

最近，使用综合代谢组学和转录组学方法，Li等人研究了从衰老的叶子中重新动员营养物质以吸收烟草中的组织。在这项研究中，与三羧酸循环相关的代谢途径以及糖、氨基酸和脂肪酸的相关代谢被上调。这一结果突出了能量代谢作为叶片衰老过程中的相关途径。

在我们之前的研究中，我们应用微阵列技术来研究商业向日葵杂交种的叶片衰老进展，分析系统生物学方法中的转录组和代谢谱这一结果允许鉴定出参与该作物叶片衰老计划的几个候选基因。

考虑到表征向日葵育种的近交系的重要性和必要性，我们最近通过生理学、细胞学和分子学方法，在田间条件下对叶片衰老进程进行了对比鲜明的向日葵品系。

在这项研究中，我们确定并表征了INTA协会映射种群中关于叶片衰老的两个对比最深的近交系，R453和B481-6，分别显示出早期和延迟衰老表型。

这些进步，伴随着最近发布的向日葵基因组，使我们能够通过将大规模转录组学分析与对比向日葵近交系的代谢分析相结合，将目前的工作提升到系统生物学水平。在目前的研究中，我们确定了与向日葵叶片衰老相关的代谢途径，以及代表作物育种有用候选基因的推定转录因子。

进行生理测量以评估线间衰老过程进展的差异。绿叶面积（GLA）在开花后100 °Cd（1000 °CdAE）之前表现出类似的进展。此时，早期衰老系R453中的GLA突然下降，在1700°CdAE时达到零，而延迟衰老线B481-6在1900°CdAE时才达到绝对衰老。

此外，在冠层水平上，B481-6线在1500 °CdAE之前表现出最大的拦截辐射指数，而在R453中，截留辐射在开花后开始迅速下降。

为了评估开花诱导叶片衰老程序的差异，进行了差异表达分析。该分析显示，在早期和晚期衰老系中，分别有1101个和648个基因在开花后和开花之间差异表达。此外，我们比较了这些基因列表，发现两个系共有240个基因。

此外，共有861个基因仅在R453中差异表达，408个基因仅在B481-6中差异表达。两个系共有的240个基因表现出相同的表达模式，尽管其中大多数在早期衰老系（R453）中表现出更高的倍数变化。

关于仅在R453中差异表达的基因，我们发现与转运蛋白家族，细胞壁和脂质降解，蛋白质降解和氧化还原稳态相关的基因表达水平较高，但与细胞周期，RNA转录，次级代谢以及与生长素代谢和大分子合成相关的基因的表达水平较低。

同时，仅在B481-6中差异表达的基因列表显示出与热休克蛋白，光信号传导，信号传导受体激酶，生物和非生物应激反应相关的基因的表达水平较高，与转运相关的基因和与脂质代谢相关的某些基因的表达水平较低。

结论

了解作物衰老过程的开始和进展以及这些新候选基因的鉴定，对于减轻衰老对作物产量影响的不同管理策略可能非常有用。候选基因的功能表征将有助于开发用于育种作物产量的生物技术应用的分子工具。

参考文献

1. 布坎南-沃拉斯顿五世、厄尔 S、哈里森 E、马塔斯 E、纳瓦布普尔 S、佩奇 T 等。叶片衰老的分子分析--基因组学方法。植物生物技术学报 2003;1：3–22.

2. 拟南芥叶片衰老的转录组.植物细胞环境。2004;27:521–49.

3. Gepstein S， Sabehi G， Carp M-J， Hajouj T， Nesher MFO， Yariv I， et al.叶片衰老相关基因的大规模鉴定。植物J. 2003;36：629–42.

4. 林宝，金海杰，南华刚.叶片衰老。植物生物学年鉴， 2007;58：115–36.