蔗糖诱导槟榔香芋试管芋形成的转录组分析及关键基因的筛选

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0463

中国农学通报 ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (6): 54-63.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0463

蔗糖诱导槟榔香芋试管芋形成的转录组分析及关键基因的筛选

罗燕羽(), 魏利国, 刘伟光, 杨志建, 张进忠, 陈继玮, 黄绍力()

广州市农业农村科学院，广州 510335

收稿日期:2025-06-21 修回日期:2025-10-11 出版日期:2026-03-25 发布日期:2026-03-30
通讯作者:
黄绍力，男，1973年出生，广西贺州人，研究员，硕士，主要从事蔬菜新品种选育与栽培技术研究。通信地址：510335 广州市海珠区琶洲大道17-19号广州市农业农村科学院，Tel：020-84215921，E-mail：1009845770@qq.com。
作者简介:
罗燕羽，女，1993年出生，福建漳州人，农艺师，硕士，研究方向：植物新品种选育、组培快繁及栽培技术研究。通信地址：510335 广州市海珠区琶洲大道17-19号广州市农业农村科学院，Tel：020-84215921，E-mail：874940453@qq.com。
基金资助:
广州市重点研发计划项目“华南特色粮蔬两用香芋育种技术创新与新品种选育研究”(2023B03J1274); 广西科技计划项目“贺州香芋高效栽培及产业化关键技术研究与推广”(桂科AB23049007)

Transcriptome Analysis of Sucrose Induced Areca Taro in Vitro and Key Genes Screening

LUO Yanyu(), WEI Liguo, LIU Weiguang, YANG Zhijian, ZHANG Jinzhong, CHEN Jiwei, HUANG Shaoli()

Guangzhou Academy of Agricultural and Rural Sciences, Guangzhou 510335

Received:2025-06-21 Revised:2025-10-11 Published:2026-03-25 Online:2026-03-30

摘要/Abstract

摘要：

为探究槟榔香芋块茎发育的相关机理，挖掘与块茎发育相关的关键基因，本研究以广东炭步文冈槟榔香芋单株试管苗为试验材料，对不同蔗糖浓度处理的试管芋块茎进行转录组测序分析，筛选块茎发育相关差异表达基因，并采用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)技术对候选基因进行表达验证。试验结果表明，4个比较组共有89320个unigene，差异表达基因共20458个，其中上调基因9925个，下调基因10533个。通过GO富集分析发现，这些差异基因主要富集在生物过程，特别是对生物刺激的响应以及细胞氧化解毒等方面；KEGG富集分析结果表明，这些差异基因富集的通路主要在苯丙素生物合成、植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢以及植物病原互作等通路。此外，本研究从淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导通路中筛选出15个核心候选基因，经qRT-PCR验证的6个基因，其表达模式与转录组测序结果基本一致。本研究结果为芋块茎膨大的分子机制研究提供了重要数据支撑，也为进一步解析槟榔香芋块茎发育的调控网络奠定了理论基础。

关键词: 槟榔香芋, 蔗糖, 试管芋, 转录组分析, 块茎发育

Abstract:

To explore the relevant mechanisms underlying corm development and identify key genes regulating this process in Areca taro (Colocasia esculenta cv. Binlang), this study used in vitro plantlets of Guangdong Tanbu Wengang Areca taro as experimental materials. Transcriptome sequencing was performed on the corms of in vitro taro cultured under different sucrose concentration treatments to screen differentially expressed genes (DEGs) associated with corm development, and quantitative real-time PCR (qRT-PCR) technology was employed to verify the expression profiles of candidate genes. The results showed that a total of 89,320 unigenes were obtained from 4 comparison groups, with 20,458 DEGs identified, including 9,925 upregulated genes and 10,533 downregulated genes. GO functional enrichment analysis revealed that these DEGs were mainly enriched in biological processes, particularly in responses to biological stimuli and cellular oxidation-detoxification. KEGG pathway enrichment analysis indicated that the pathways enriched by these DEGs were mainly phenylpropanoid biosynthesis, plant hormone signal transduction, starch and sucrose metabolism, and plant-pathogen interaction. In addition, 15 core candidate genes were selected from the starch and sucrose metabolism pathways and plant hormone signal transduction pathways in this study. The expression patterns of genes verified by qRT-PCR were basically consistent with the transcriptome sequencing results. This study provides important data support for investigating the molecular mechanism of taro corm expansion and lays a theoretical foundation for further deciphering the regulatory network of Areca taro corm development.

Key words: Areca taro, sucrose, in vitro taro corms, transcriptome analysis, tuber development

罗燕羽, 魏利国, 刘伟光, 杨志建, 张进忠, 陈继玮, 黄绍力. 蔗糖诱导槟榔香芋试管芋形成的转录组分析及关键基因的筛选[J]. 中国农学通报, 2026, 42(6): 54-63.

LUO Yanyu, WEI Liguo, LIU Weiguang, YANG Zhijian, ZHANG Jinzhong, CHEN Jiwei, HUANG Shaoli. Transcriptome Analysis of Sucrose Induced Areca Taro in Vitro and Key Genes Screening[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2026, 42(6): 54-63.

图/表 11

参考文献 35

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基因	序列
Actin	F：	CTAGTGGTCGCACAACAGGT
Actin	R：	TTCACGCTCAGCAGTGGTAG
Cluster-1848.46969	F：	CCTCACCATCTTCTACAATGGCAC
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Cluster-1848.25254	F：	GCGAGGGCCCCAAGATTTAT
Cluster-1848.25254	R：	ATCATCCCCAACGTTCCCAC
Cluster-1848.24619	F：	CTCGCAAGACGAAGCAGGTC
Cluster-1848.24619	R：	GCATTCAAATAAAGCAGGAACCCC
Cluster-1848.7261	F：	GAACGACTCGGAGGAGATGCT
Cluster-1848.7261	R：	ATCTTCCCTGCTCTTCGACTCC
Cluster-1848.26389	F：	CTGGGATGGTGACAGACATAGAGG
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基因	序列
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样本	原始碱基总数/bp	过滤后碱基总数/bp	Q₂₀/%	Q₃₀/%	GC/%
CS20-1	6,133,285,800	6,073,890,927	98.39	95.05	53.08
CS20-2	5,670,601,200	5,615,668,581	98.21	94.56	52.95
CS20-3	6,634,682,700	6,565,846,280	98.17	94.43	52.92
CS40-1	6,999,130,200	6,921,367,632	98.16	94.38	53.94
CS40-2	6,999,735,300	6,930,637,562	98.48	95.19	54.02
CS40-3	6,462,959,700	6,390,142,404	98.04	94.05	53.54
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CS60-2	6,896,487,300	6,811,281,892	98.10	94.20	53.03
CS60-3	7,000,299,300	6,926,033,621	98.21	94.50	53.58
CS80-1	5,530,323,300	5,468,534,702	98.09	94.17	52.68
CS80-2	6,117,102,000	6,051,141,458	98.13	94.22	52.52
CS80-3	6,175,827,300	6,110,304,708	98.16	94.31	52.56
CS100-1	6,743,600,700	6,678,423,830	98.38	94.96	54.25
CS100-2	5,594,808,600	5,538,444,424	98.29	94.73	53.99
CS100-3	5,833,727,700	5,767,373,503	98.09	94.23	53.87

样本	原始碱基总数/bp	过滤后碱基总数/bp	Q₂₀/%	Q₃₀/%	GC/%
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数据库	基因数目	占比/%
NR	46769	52.36
KOG	27192	30.44
SwissPort	22292	24.96
Pfam	24459	27.38
GO	34176	38.26
KEGG	12387	13.87
在所有数据库中得到注释	5955	6.67
至少在一个数据库中得到注释	48058	53.80
总基因	89320	100.00

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Transcriptome Analysis of Sucrose Induced Areca Taro in Vitro and Key Genes Screening

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40 VS 20	36	1329	696	633
60 VS 40	40	806	444	362
80 VS 60	47	780	314	466
100 VS 80	61	958	589	369

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