转录组分析揭示了西番莲（Passiflora edulis Sims）花柱弯曲运动的潜在分子机制

西番莲由于雌雄异熟（approach herkogamy），自然坐果困难和产量低。了解西番莲花柱弯曲的分子机制对于提高授粉效率至关重要，因为它通过优化柱头与花药的对位，克服异熟并提高果实产量。在本研究中，我们以紫色西番莲品种‘台农1号’为实验材料。我们观察到其花柱在开花后弯曲成“S”形。随着发育的进行，这种S形弯曲程度逐渐减弱。同时，花柱在此过程中还表现出自上而下的空间弯曲。为了鉴定花柱弯曲过程中特异性诱导的基因，对花柱在T1（开花期）、T2（开花后30分钟）和T5（开花后120分钟）阶段进行了转录组分析。在T1至T2阶段特异性表达的226个DEGs主要富集于“内质网中的蛋白质加工”通路，涉及热激蛋白和DnaJ家族蛋白，表明热应激反应参与了花柱早期运动调控。富集的18个DEGs均为热激蛋白家族蛋白和DnaJ家族蛋白，这可能是由于花柱对环境热刺激的应激反应。同时，在T2至T5阶段特异性表达的1,080个DEGs主要富集于“苯丙烷生物合成”通路，并参与木质素生物合成通路。生理检测证实，随着花柱S形弯曲减弱，木质素显著积累，从T1到T2增加60%，从T2到T5增加43%，这与转录组数据的趋势一致。此外，还观察到激素代谢相关基因（脱落酸、油菜素甾醇、茉莉酸和赤霉素通路）的差异表达。内源激素定量进一步证实了激素对花柱弯曲的调控，揭示出不同的积累模式：ABA呈现双相趋势，初始增加30%（T1至T2），随后上升9%（T2至T5），而茉莉酸则表现出更急剧的上升，从30%（T1至T2）升至22%（T2至T5）。总之，我们的结果表明，木质素积累增强了花柱的机械强度并减少了其固有的S形弯曲。热刺激和激素合成代谢也可能在花柱弯曲过程中发挥作用，但需要进一步研究以确定该反应调控的具体机制。