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导读
淹水胁迫（WS）会阻碍花生的结实发育，直接降落花生产量；然而，WS对花生结实的相应机制尚不清楚。我们将淹水敏感品种花育39在雌穗触地后7天（DAG）时进行WS处理3天。我们创造，WS处理在14、21和28 DAG时影响花生的结实。WS降落了均匀均匀灌浆速率和花生籽粒干重。转录组测序和广泛靶向代谢组剖析表明，WS抑制了淀粉和蔗糖代谢的基因表达，减少了蔗糖的输入和转化能力。此外，WS还勾引了与乙烯和褪黑素合成以及色氨酸和蛋氨酸积累干系的基因的上调表达。WS上调了编码色氨酸脱羧酶（AhTDC）基因的表达，在拟南芥中过表达AhTDC显著降落了种子的长度、宽度和重量。因此，WS降落了花生的结实率，导致百粒种子重量减少。该调查为减轻黄化病对花生产量和质量的负面影响并制订干系方法供应了依据，并为探索高产优质花生栽培、分子赞助育种和防涝供应了根本。
论文ID
原名：Integrated physiological, transcriptomic and metabolomic analyses reveal the mechanism of peanut kernel weight reduction under waterlogging stress
译名：综合生理、转录组学和代谢组学剖析揭示淹水胁迫下花生籽粒重量降落的机制
期刊：Plant, Cell & Environment
IF：7.3
揭橥韶光：2024.04
通讯作者：张雷，陈勇
通讯作者单位：华南农业大学农学院
实验设计
实验结果
1. 确定影响花生籽粒灌浆的临界WS持续韶光
如图1a所示，淹水胁迫（WS）降落了收成期的百粒重，且这种影响随淹水韶光的延长而增加。淹水1至6天后，百粒重分别减少2.60%、7.65%、16.45%、27.38%、31.16%和36.98%。为了确定淹水对百粒重影响的临界持续韶光，我们将百粒重的幅度低落绘制logistic曲线（如图1b所示），创造拟合方程的R2极显著（p<0.01）。我们以百粒重降幅最大时的水分亏缺持续韶光进行打算，结果表明，水分亏缺对籽粒灌浆影响的临界韶光为淹水3天。
图1 不同淹水天数对雌穗触地后花生百粒重的影响。( a )不同淹水天数对花生百粒重的影响。0 ~ 6表示不同淹水天数；HKW：百粒重；所有数值均为均数±标准误。不同的字母表示在p < 0.05 ( LSD )时处理间的显著均匀差异。( b )淹水胁迫下百粒重低落的Logistic方程拟合。RHKW：与不淹水处理比较百粒重降落的百分数。
2. 确定影响籽粒灌浆的WS关键阶段
此前有研究宣布，花生籽粒发育相应WS的关键韶光为7天，在此期间，花生植株在2019年和2020年遭受WS处理韶光为3天(临界持续韶光)。在我们的试验条件下，WS显著降落了籽粒的长度和宽度(图2a-e)。我们分别于14、21、28、35、42、49、56、63和70 DAG采集新鲜籽粒样品，记录干重。我们利用籽粒干重构建logistic曲线(图2f-g)，我们创造籽粒干重呈“S”型，灌浆过程可分为渐增(GIS)、速增(RIS)和缓增(SIS)三个阶段。由方程推导可知，WS延长了籽粒灌浆天数和GIS持续韶光，缩短了RIS和SIS持续韶光，并推迟了籽粒最大灌浆率发生日期，终极导致籽粒干重低落。此外，与没有WS的对照处理比较，WS减慢了GIS、RIS和SIS的灌浆速率，从而减慢了全体灌浆过程的均匀速率。研究创造，2019年和2020年GIS灌浆率分别低落了25.93%和27.89%，而均匀灌浆率分别低落了15.02%和13.39%。干系剖析表明，均匀灌浆率和最大灌浆率与籽粒干重之间存在显著正干系关系。GIS灌浆率也与均匀灌浆率呈正干系。综上所述，WS在14、21和28 DAG时紧张影响籽粒发育，导致籽粒干重低落。GIS灌浆速率和均匀灌浆速率的低落是WS处理下花生籽粒干重低落的紧张缘故原由。
图2 淹水胁迫对花生籽粒的影响。( a-c )收成期花生籽粒。( d-e )淹水胁迫对花生粒长和粒宽的影响。( f-g )雌穗触地后籽粒干重的积累量及Logistic方程拟合。CK代表不受淹水胁迫的对照处理，WS代表在雌穗触地7天后，在关键韶光内淹水3天的处理。数据为均匀值±标准误。数值后的字母a和b表示具有统计学意义的差异( p < 0.05)。
2.1 WS处理花生籽粒转录组学剖析
为了探索WS对花生籽粒重减轻的潜在分子调控网络，我们网络了不同发育阶段(14、21和28 DAG)有WS处理和无WS处理植株的籽粒进行了RNA - seq测序。每个样本利用3个生物重复，得到18个转录组数据点。测序文库产生6 240 930 900 ~ 8 432 267 400个原始数据，个中Q20占96.97% ~ 97.55%，Q30占91.55% ~ 92.81%。过滤除杂后，得到6 210 720 556 ~ 8 388 153 757个过滤数据，过滤数据率为99.40 ~ 99.60%，碱基含量为45.18% ~ 47.58%。这表明碱基识别和测序质量可靠，可用于后续数据剖析。
我们通过剖析质控组中三个籽粒发育阶段的差异基因（DEGs），C1组（对照处理14 DAG）与C2组（对照处理21 DAG）比较，我们共鉴定出9766个DEGs，个中899个上调，8867个下调；在C2组与C3组（对照处理28 DAG）比较中，我们共鉴定出2639个DEGs，个中1444个上调，1195个下调（图3a）。两个比较组中共有的DEGs有1306个，命名为C1306（图3b）。我们剖析WS组中三个籽粒发育阶段的DEGs，在W1组（淹水处理14 DAG）与W2组（淹水处理21 DAG）比较中鉴定出4005个DEGs，个中986个上调，3019个下调；在W2组与W3组（淹水处理28 DAG）比较中鉴定出4607个DEGs，个中1529个上调，3078个下调（图3a）。两个比较组中共有的DEGs有1227个，命名为W1227（图3c）。此外，我们在C1组与W1组比较中鉴定出3079个DEGs（2116个上调，963个下调）；在C2组与W2组比较中鉴定出8782个DEGs（8070个上调，712个下调）；在C3组和W3组比较中鉴定出4235个DEGs，个中3594个上调，641个下调（图3a）。三个比较组中共有的DEGs有801个，命名为T801（图3d）。
图3 转录组剖析。( a )差异表达基因( DEGs )数量。利用DESeq2R程序包，参数为| log2 ( 倍数变革 ) | > 1和调度p < 0.05。( b ) C1和C2比较组、C2和C3比较组中DEGs的韦恩图。( c ) W1和W2比较组、W2和W3比较组中DEGs的韦恩图。( d ) C1和W1比较组、C2和W2比较组、C3和W3比较组中DEGs的韦恩图。C1、C2和C3分别代表对照处理中雌穗触地后14、21和28天；W1、W2和W3分别代表淹水处理中雌穗触地后14、21和28天。( e ) C1306、W1227和T801之间DEGs的韦恩图。C1306表示C1和C2比较组、C2和C3比较组之间共有的DEGs；W1227表示W1和W2比较组、W2和W3比较组之间共有的DEGs；T801表示C1和W1比较组、C2和W2比较组、C3和W3比较组之间共有的DEGs。( f-g ) KEGG剖析2816个DEGs和85个DEGs，将其映射到KEGG数据库并提取通路名称。利用超几何考验，以基因组规模表达的基由于背景，我们对每个路子中涉及的DEGs进行了富集。以p值小于0.05的通路绘制曲线图；纵坐标为通路，横坐标为基因百分比(颜色越红，p值越小)
2.2 WS处理花生籽粒代谢组学剖析
我们从3个发育阶段采集的18个样品中共检测到797种代谢物，用于广泛的靶向代谢组学剖析。为了确认网络的质谱数据的质量，我们天生并剖析了多反应监测( MRM )代谢物检测多峰图和总离子色谱( TIC )图，创造样本准备过程高度重叠且质量良好。所有鉴定的代谢物被分为42类，包括酚酸（127种）、氨基酸及其衍生物（86种）、游离脂肪酸（63种）、有机酸（63种）、糖类和醇类（63种）、核苷酸及其衍生物（54种）和黄酮醇（49种）。
为了揭示WS在灌浆过程中对代谢物积累的影响，我们对所有鉴定出的代谢物进行了定量剖析和组间比较。我们对18个籽粒样本的代谢组学轮廓进行了主身分剖析（PCA）（图4a）。为了筛选差异代谢物（DAMs），我们从正交偏最小二乘法判别剖析(OPLS-DA)模型中筛选出FC≥2（上调）或≤0.5（下调）以及VIP值≥1的代谢物。我们对质控组三个籽粒发育阶段表达的DAMs进行剖析，在C1组与C2组比较中共鉴定出124种DAMs，个中24种上调，100种下调。在C2组与C3组比较中共鉴定出77种DAMs，个中56种上调，21种下调。两个比较组共有DAMs 56种，将其命名为C56。我们对WS样本三个籽粒发育阶段的DAMs进行剖析，在W1组和W2组比较中共鉴定出112种DAMs，个中18种上调，94种下调；在W2组和W3组比较中共鉴定出57种DAMs，个中28种上调，39种下调；两个比较组中共有DAMs 45种，命名为W45。在C1组和W1比较中共鉴定出96种DAMs（70种上调，26种下调），而在C2组和W2比较中共鉴定出103种DAMs（77种上调，26种下调）。在C3组和W3比较中共鉴定出69种DAMs（55种上调，14种下调），三个比较组中共有DAMs 5种，命名为T25（图4b、c）。
图4 两种处理的代谢轮廓剖析。( a )对淹水胁迫下两个处理三个发育阶段( 14、21、28 DAG ,每个点3个生物学重复)的代谢组数据进行主身分剖析( PCA )。( b )差异代谢物( DAMs )。( C ) C56、W45和T2的DAMs韦恩图。以0.5≤FC≤2和VIP≥1且p < 0.05为标准筛选DAMs。在对照组中，C1、C2和C3分别代表14、21和28 DAG；在淹水处理中，W1、W2和W3分别代表14、21和28 DAG。
3. WS影响籽粒发育过程中淀粉和蔗糖的代谢
我们绘制了三个比较组（C1306、W1227和T801）的韦恩图（图3e），并鉴定出2816个显著富集于120条KEGG路子的DEGs（图3e）。图3f显示了三个比较组（C56、W45和T25）的韦恩图，展示了81种DAMs。淀粉和蔗糖代谢对籽粒灌浆至关主要，在2816个DEGs中，有33条富集于该代谢路子（图5）。在籽粒发育期间，有三个编码蔗糖转化酶（INV）的基因上调，而Arahy.0Q5BJB基因下调表达。在WS期间，这三个基因的表达均较W1上调，C1中的蔗糖积累较W1低。在籽粒灌浆期间，有三个编码ADP葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）的基因下调，但在WS期间上调。WS处理的籽粒中D-果糖-6-磷酸的积累量在所有发育阶段均高于对照处理。此外，与C1比较，W1中有两个编码海藻糖6 -磷酸合成酶（TPS）的基因下调，且W1中海藻糖积累低于C1。与C1比较，W1中有四个编码β-淀粉酶（BAM）的基因上调，五个编码内切葡聚糖酶（CEL）的基因上调。在这些CEL基因中，有三个在对照处理下籽粒发育过程中表达量降落，但在WS处理下表达量升高。我们鉴定出八个编码β-葡萄糖苷酶（BGLU）的基因；Arahy.Y7IGXD和Arahy.YDQ82R的表达量随籽粒发育而降落，但在WS处理下升高。此外，Arahy.6IA9VD和Arahy.D1ITL5的表达量在WS处理下也升高。在对照处理中，C2中D-葡萄糖丰度低于C1，WS在不同籽粒发育阶段均增加了D-葡萄糖丰度。
图5 淀粉和蔗糖代谢中的差异表达基因( DEGs )和差异变革代谢物( DAMs )。AGPase，ADP葡萄糖焦磷酸化酶；BAM，β -淀粉酶；BGLU，β -葡萄糖苷酶；CEL，内切葡聚糖酶；Exg，葡聚糖内切- 1，3 - β -葡萄糖苷酶；INV，蔗糖转化酶；SUS，蔗糖合成酶；TPP，海藻糖- 6 -磷酸磷酸酶；TPS，海藻糖6 -磷酸合成酶。利用Log2FC打算DEGs的相对表达量和DAMs的积累量。
4. WS影响籽粒发育过程中半胱氨酸和蛋氨酸的代谢路子
为了确定WS处理下籽粒干重降落是否与激素调节有关，我们对23个在胱氨酸和蛋氨酸代谢中显著富集的DEGs进行了剖析（图3e），并创造它们与乙烯合成有关（图6a）。我们还创造5种DAMs在半胱氨酸和蛋氨酸代谢路子上显著富集，包括L-丝氨酸、L-天冬氨酸、L-甲硫氨酸、5'-脱氧-5'-（甲硫基）腺苷和还原型谷胱甘肽。在对照处理中，C2中L-丝氨酸的丰度高于C1和C3，而L-甲硫氨酸的丰度则低于C1和C3。还原型谷胱甘肽的积累随着籽粒发育而持续增加。该路子中大多数基因的表达随着籽粒发育而增加。在WS条件下，籽粒发育期间L-丝氨酸的含量较低。与C1比较，W1中编码丝氨酸O-乙酰转移酶（SAT1）和半胱氨酸合成酶（CYSD1）的基因表达下调。与C1和C2比较，W1和W2中编码5‐甲基四氢蝶酰三谷氨酸-同型半胱氨酸甲基转移酶（METE）、S-腺苷甲硫氨酸合成酶（SAM3）、DNA（胞嘧啶-5）甲基转移酶1（MET2A）和腺苷高半胱氨酸酶（SAHH）的基因表达上调。在W1中四个编码1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶（ACS）的基因Arahy.HMZA4Q、Arahy.UY7VYK、Arahy.L5R9I5和Arahy.Y1QQAP比C1中表达上调，而另一基因（Arahy. R3KIKB）表达下调。我们鉴定出三种编码氨基环丙烷羧酸氧化酶（ACO）的基因，个中Arahy. NASX6J在WS中始终在花生籽粒灌浆期间高表达。此外，与对照组比较，WS中编码S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶（SAMDC）的两个基因表达上调。
图6 激素代谢中的差异表达基因( DEGs )和差异变革代谢物( DAMs )。( a )半胱氨酸和甲硫氨酸代谢的DEGs和DAMs。ACO，氨基环丙烷羧酸氧化酶；ACS，1‐氨基环丙烷‐1‐羧酸合成酶；ASP1，天门冬氨酸氨基转移酶；BCAT2，支链氨基酸氨基转移酶；CpNIFS3，IL‐半胱氨酸‐半胱氨酸脱巯基酶；CYSD1，半胱氨酸合成酶；MET2A，DNA ( 胞嘧啶‐5 )‐甲基转移酶1；METE，5‐甲基四氢蝶酰三谷氨酸-同型半胱氨酸甲基转移酶；MGL，甲硫氨酸‐γ‐裂解酶；SAHH，腺苷高半胱氨酸酶；SAM3，S‐腺苷甲硫氨酸合成酶；SAMDC，S‐腺苷甲硫氨酸脱羧酶；SAT1，丝氨酸O‐乙酰转移酶；TAT，酪氨酸氨基转移酶。
4.1 WS对花生籽粒发育过程中色氨酸代谢的影响
为了进一步探究WS对籽粒干重的影响，我们构建了三个比较组（C1306、W1227和T801）的韦恩图，重点关注WS处理下特异性表达的一部分DEGs，共鉴定出85个DEGs（图3e）。
KEGG富集剖析表明，这85个DEGs显著富集到30条KEGG通路中（图3g）。我们构建了C56、W45和T25三个比较组的韦恩图（图4c）创造，有13种DAMs在WS中特异性表达，个中色氨酸在色氨酸代谢（ko00380）中显著富集（图6b）。在没有WS的对照处理中，C2中色氨酸的丰度低于C1，而C3中色氨酸的丰度高于C2。我们鉴定出两个编码TDC的基因：1个( Arahy . UCUK6Y )的表达量显著高于C1，而C3中UCUK6Y的表达量显著低于C2。然而，WS显著上调了这些基因的表达。
5. 从RNA测序数据中鉴定出的关键基因的定量反转录聚合酶链式反应（qRT - PCR）
为了验证转录组剖析的准确性和可重复性，我们在WS处理后的第14、21和28 DAG，从淀粉和蔗糖代谢、半胱氨酸和蛋氨酸代谢以及色氨酸代谢的9个DEGs中选择进行qRT-PCR验证。对付大多数测试基因，通过RNA-seq和qRT-PCR结果的转录组剖析干系系数大于0.80（p<0.05），并且选择的DEGs相对基因表达剖析具有高度的完全性和干系性（图7），这表明RNA-seq数据能够可靠地反响转录水平的丰度。
图7 通过定量反转录聚合酶链式反应(qRT‐PCR )和RNA‐seq剖析9个候选基因的表达谱。旁边纵坐标分别代表qRT - PCR和RNA - seq测定的相对表达水平。每个基因的结果均基于3次生物学重复和3次技能重复。偏差条表示标准误。
6. 不同路子中DEGs与DAMs的关系
上述代谢路子（淀粉和蔗糖代谢、半胱氨酸和蛋氨酸代谢以及色氨酸代谢）中DAMs的干系性剖析显示，蔗糖与天冬氨酸之间存在极显著的正干系，L-色氨酸与S-甲基-5'-硫代腺苷之间也存在极显著的正干系。L-色氨酸与D-海藻糖之间存在负干系，L-丝氨酸与D-海藻糖之间也存在负干系关系。L‐甲硫氨酸与所检测的任何基因之间均未不雅观察到显著的正干系关系。
蔗糖和天冬氨酸与编码ACS（Arahy.Y1QQAP和Arahy.L5R9I5）的两个基因呈负干系，与编码TDC（Arahy.UCUK6Y）和BGLU（Arahy.E0PWE1）的基因呈正干系。色氨酸与编码ACO（Arahy.8A7NWS和Arahy.H8WHKS）的两个基因呈负干系。因此，为了验证在WS条件下花生籽粒干重的低落是否与激素干系基因的表达有关，我们选择Arahy.UCUK6Y（TDC）作为目标基因，并将其转化到拟南芥中以验证其功能。
7. 过表达AhTDC可降落拟南芥种子大小
在收成阶段我们网络野生型和纯合转基因拟南芥种子（图8a-f）。与WK比较，TK的种子长度减少了8.92%，长度/宽度比减少了7.17%，百粒种子重量减少了7.45%。与WW比较，CW的长度/宽度比和百粒种子重量分别减少了10.10%和8.70%。与TK比较，TW的长度、长度/宽度比和百粒种子重量分别减少了5.59%、5.17%和8.72%（图8g-j）。这些结果表明，在WS条件下过表达AhTDC会导致种子大小减小。
图8 拟南芥种子形态大小和重量的不雅观察与丈量。( a , b)拟南芥收成期的形态。( c-f )不同处理下拟南芥种子形态。( G )种子长度。( H )种子宽度。( I )种子长/种子宽。( J )百粒重。将野生型定义为WK，转基因植株定义为TK，野生型淹水处理定义为WW，转基因淹水处理定义为TW。数值为3次重复的均匀值±标准差。数值后的字母a和b代表具有统计显著性差异( p < 0.05)
谈论
1. 均匀灌浆速率的降落是WS处理下花生籽粒干重低落的关键缘故原由
花生是一种主要的油料作物和经济作物。WS在籽粒灌浆阶段对花生籽粒发育的负面影响会降落花生产量。之前的研究已经明确指出，7 DAG是WS影响籽粒发育的关键韶光。在此根本上，我们创造，对花生而言，在WS条件下，淹水3天是影响籽粒灌浆的关键成分，为进一步探索WS对花生籽粒发育特定关键阶段的影响供应了根本。结合WS条件下籽粒干物质积累的logistic曲线，我们认为14、21和28 DAG是WS影响花生籽粒灌浆的关键发育阶段。特殊是WS显著延长了GIS阶段的灌浆天数，并降落了该阶段的灌浆速率。之前关于小麦的研究报告称，WS会降落籽粒灌浆率，我们的剖析与这些创造同等。虽然WS延长了籽粒灌浆的天数，但均匀灌浆率的降落（尤其是GIS灌浆率的低落）是导致WS处理下花生籽粒干重低落的紧张缘故原由。
2. 淹水条件下籽粒蔗糖输入量和转化能力的减少是籽粒灌浆率降落的缘故原由之一
淀粉和蔗糖的代谢是籽粒灌浆的根本，蔗糖的投入和转化率是籽粒灌浆的关键成分。籽粒干物质积累减少是由于蔗糖输入和转化减少所致。之前的研究已经表明，WS会影响植物茎中碳水化合物的积累和再分配，限定了同化物的供应，影响了花生的灌浆过程，减缓了灌浆速率，并降落了花生重量。蔗糖是花生籽粒发育过程中合成物质的根本；然而，WS降落了花生籽粒中的蔗糖含量，尤其是在14 DAG时花生籽粒中干物质积累显著减少，证明了GIS灌浆率降落。总的来说，WS降落了花生籽粒中蔗糖的输入量。在WS条件下叶片光合能力降落导致花生茎中碳水化合物储存减少，从茎向花生籽粒转移碳水化合物的能力受损，导致向花生籽粒转移的蔗糖含量减少。INV不可逆地催化植物中的蔗糖水解，产生葡萄糖和果糖。本研究认为编码INV（Arahy.0Q5BJB）的基因在WS条件下下调表达，并在籽粒发育过程中表现出低表达。这可能是由于WS通过降落籽粒中蔗糖的浓度来增加库容量，从而产生梯度，使韧皮部中的蔗糖进一步卸载。
T6P调控蔗糖转化和淀粉合成干系基因的表达；它还能刺激分生组织细胞的成长、分裂和膨大，使籽粒具有较强的蔗糖转运能力和酶活性，促进蔗糖向淀粉的转化。然而，我们不雅观察到2个编码TPS的基因在W1中相对付C1下调表达，且W1中海藻糖的积累量低于C1。因此，WS降落了花生籽粒对蔗糖的转运能力。此外，编码SUS的基因在WS条件下也下调表达。在21和28 DAG时，籽粒中蔗糖含量增加，这可能是由于蔗糖利用的损失。籽粒灌浆速率和干物质积累量在21和28 DAG显著低落(图2f - g )。人们对棉花的调查创造，WS下蔗糖转化率的降落导致了棉花铃重的降落。籽粒蔗糖转化能力与淀粉积累密切干系，蔗糖转化能力越强，籽粒中淀粉积累量越高。然而，在本研究中，我们创造WS显著降落了淀粉合成干系基因AGPS1的表达，表明花生籽粒发育过程中蔗糖的转化能力受到WS的抑制。总体而言，花生籽粒中蔗糖输入量和转化能力的降落有助于籽粒灌浆速率的降落。
3. WS胁迫下花生灌浆速率的降落与乙烯干系基因的上调有协同浸染
激素代谢影响淀粉和蔗糖代谢，进而影响种子发育。基于全面转录组剖析和广泛靶向代谢组学的结果，我们将重点放在与激素合成干系的通路。半胱氨酸和甲硫氨酸代谢路子在23个DEGs和5个DAMs中显著富集，它们在不同籽粒发育阶段的表达均表现出显著差异，表明该路子在籽粒灌浆对WS的相应中起关键浸染。内源性乙烯被认为在籽粒灌浆过程中起着负调控浸染，而半胱氨酸和蛋氨酸代谢路子是参与乙烯合成的路子。乙烯通过以蛋氨酸为前体在SAM、ACS和ACC的催化下合成，个中ACS和ACC是乙烯生物合成的关键酶。由ACC催化的反应是乙烯合成的限速步骤。虽然植物在淹水胁迫（WS）条件下会通过增加乙烯合成来提高耐水淹能力，但随着乙烯产量的增加，小麦籽粒中淀粉合成酶（SUS）和α-淀粉酶（AGPase）的活性会降落，导致淀粉合成减少和籽粒发育受阻。WS还增加了花生籽粒中的蛋氨酸含量，这是乙烯合成的前体。C2的蛋氨酸丰度低于C1和C3，且C2的籽粒灌浆量增加。因此，在对照条件下，乙烯合成干系基因下调导致乙烯含量降落，促进了籽粒灌浆。然而，W1和W2的蛋氨酸积累较高，这表明在WS条件下，编码ACS的4个基因和编码ACO的3个基因的表达上调，这可能导致内源乙烯的积累和籽粒重的降落。先前的研究表明，籽粒灌浆低落的紧张缘故原由是在乙烯的存不才抑制了淀粉代谢干系基因如SUS、GBSS和AGPase的活性和/或表达。我们的剖析证明了之前的研究结果，表明WS降落了蔗糖含量，上调了与蔗糖降解干系的INV编码基因和淀粉降解干系的BAM编码基因的表达。这种基因表达的变革可能是由于WS条件下乙烯合成的增加引起的，由于乙烯调节淀粉和蔗糖代谢干系基因的转录水平。乙烯刺激结合靶基因启动子区域的转录因子。人们对木薯的研究表明，MeERF72的转录是由乙烯勾引的，MeERF72蛋白与MeSus1启动子结合并抑制其转录，从而负向调节MeSus1的表达。然而，乙烯调控花生籽粒淀粉和蔗糖代谢的机制尚不清楚。
4. WS胁迫下花生籽粒灌浆率的降落伴随着褪黑素合成干系基因的上调
我们在不同发育阶段的花生籽粒中创造了两个编码TDC和色氨酸代谢产物的差异表达基因，它们在色氨酸代谢干系通路中显著富集。研究表明，WS可勾引TDC基因的表达增强植物的耐受性。色氨酸是褪黑素合成的前体，TDC是色氨酸向色胺转化的催化剂。人们对水稻的研究表明，TDC过表达促进褪黑素积累，导致植株成长缓慢。在本研究中，与C1和C3比较，C2的色氨酸含量最低。WS上调了TDC基因的表达，增加了色氨酸含量，这表明这导致了褪黑素在花生籽粒中的积累，终极降落了花生籽粒重。此外，我们对WS下显著变革的DEGs和DAMs进行了剖析，结果表明蔗糖与TDC基因(Arahy. UCUK6Y)的表达呈正干系，表明它在花生籽粒WS相应中发挥了关键浸染。为了验证过表达AhTDC是否会负向调节种子大小，我们在拟南芥中过表达AhTDC。与野生型比较，转基因拟南芥纯合子株系的种子大小明显减小，表明过表达AhTDC限定了籽粒灌浆速率。我们认为褪黑素负向调节籽粒发育。研究创造，TDC基因的过表达导致水稻成长发育迟缓，终极导致籽粒重量低落，这与我们目前在花生籽粒中的创造同等。
激素在花生籽粒发育中起着极其主要的浸染，激素之间存在增效和拮抗浸染。我们的研究结果表明，乙烯和褪黑素之间存在潜在的相互浸染，只管其机制尚不清楚。褪黑素含量在快速成长阶段最高，此时细胞分裂和扩展优先，褪黑素的积累伴随着乙烯的增加。在木薯中，内源性褪黑素的积累勾引乙烯转录因子MeEIL5，从而促进乙烯的积累。然而，研究者在梨和喷鼻香蕉中宣布了相互抵牾的创造，褪黑素对乙烯合成有负调控浸染。此外，在山核桃中，乙烯相应因子EIN3通过直接结合TDC启动子激活编码色氨酸脱羧酶的褪黑素生物合成基因的表达。我们的研究还创造了与乙烯合成干系的基因表达上调，并通过DEGs和DAMs之间的干系剖析证明了编码ACS、ACO和色氨酸的基因之间存在显著的正干系。在WS环境下成长的植物是否存在影响花生籽粒灌浆过程激素间的串扰还须要进一步研究。
结论
WS对籽粒灌浆的影响是一个繁芜的调控和旗子暗记传导机制，与淀粉、蔗糖代谢和激素调控路子密切干系。本研究创新性地确定了WS影响花生籽粒发育的关键阶段，并利用综合生理学、转录组学和代谢组学剖析阐明了淹水胁迫降落花生籽粒干重的机制。WS处理下花生籽粒灌浆率的降落是百粒重降落的缘故原由之一。WS条件下调淀粉和蔗糖代谢干系基因(SUS、AGPS1、INV、TPS)，导致蔗糖输入和转化能力低落，同时上调乙烯和褪黑素合成干系基因(ACS、ACO、TDC)以及色氨酸和蛋氨酸的积累。本研究为探索花生高产优质栽培、分子赞助育种和涝渍防治供应了依据。
