铁皮石斛(Dendrobium catenatum Lindl.)是一种兰科多年生的传统中药材,具有较高的药用、经济和观赏价值。激素对植物的生长发育和活性物质的合成具有重要作用,WUSCHEL-related homeobox(WOX)基因通过介导植物激素信号的转导antitumor immunity影响植物的各个发育阶段,但目前对铁皮石斛响应外源激素的机制研究较少。本文使用不同外源激素(脱落酸ABA、生长素IAA、茉莉酸JA和水杨酸SA)处理铁皮石斛幼苗,通过转录组测序研究不同外源激素处理下铁皮石斛的基因差异表达,并重点分析了铁皮石斛WOX基因家族对不同外源激素处理的响应模式。主要研究结果如下:1.通过对6月龄的铁皮石斛喷施ABA、IAA、JA和SA 3小时和6小时后的幼苗进行转录组测序,未做任何处理的幼苗为对照(CK)。转录组测序后总共获得592,196,563个原始读段(raw reads),在去除接头、poly-N、短序列和低质量读段后总共获得587,960,808个有效读段(clean reads),Q30平均值为94.65%,去除selleck化学冗余后总共获得20,280个unigenes。与对照组相比,在ABA、IAA、JA和SA处理3小时和6小时后分别获得1,207、1,412、182、222、1,832、1,389、603、422个候选差异表达基因(DEGs);与处理3小时相比,在ABA、IAA、JA和SA处理6小时后分别获得64、7、356、90个DEGs。2.对筛选到的12组DEGs进行GO、KEGG和COG功能富集分析。在ABA处理下,GO富集发现,DEGs主要富集在对激素的响应和氧化还原过程;KEGG分析表明,DEGs在细胞色素P450通路被显著富集;在COG功能分类中,DEGs在信号转导机制和次级代谢物生物合成的注释结果最多。在IAA处理下,GO富集发现,DEGs主要富集在激素介导的信号通路和氧化还原过程;KEGG分析表明,DEGs在植物激素信号转导通路被显著富集;在COG功能分类中,DEGs在次生代谢产物生物合成、运输和降解和信号传导机制的注释结果最多。在JA处理下,GO富集发现,DEGs主要富集在次生代谢过程、激素生物合成过程和对激素的响应;KEGG分析表明,DEGs在DNA复制和其它次生代谢产物的生物合成通路被富集;在COG功能分类中,DEGs在代谢和信号传导机制的注释结果最多。在SA处理下,GO富集发现,DEGs主要富集在氧化还原过程;KEGG分析表明,DEGs在信号转导和其它次生代谢产物的生物合成通路被富集;在COG功能分类中,DEGs在次生代谢产物生物合成、运输和降解和信号传导机制注释结果最多。结果表明4种激素都广泛的参与了铁皮石斛激素的信号转导、抗氧化系统和次生代谢产物的合成和积累,其中JA和SA还参与了铁皮石斛中生物胁迫的响应过程。3.在铁皮石斛基因组中鉴定到10个WOX基因家族的成员,生物信息学分析结果表明这些成员分为WUS(WUSCHEL)支(WOX2、WOX3a、WOX3b、WOX4和WOX5),中间支(WOX9、WOX11a和WOX11b)和古老支(WOX13a和WOX13b),并且这些成员的启动子区域存在与植物激素相关的顺式作用元件。为了阐明铁皮石斛WOX基因的功能,我们从三个分支中选择了WOX2、WOX3a、WOX5、WOX9、WOX11b和WOX13a用于后续实验。亚细胞定位实验结果表明这些成员定位于细胞核,铁皮石斛WOX蛋白可能作为转录因子发挥作用。在烟草叶片中Wnt-C59溶解度瞬时表达的实验结果表明含有WUS-box和EAR结构域的WUS支成员可以激活TOPLESS(TPL)基因的转录,而缺少这两个结构域的中间支和古老支的成员不能激活TPL基因的表达。另外,WOX3、WOX11和WOX13的两个拷贝在同一植物激素处理下的表达模式不一致,说明这些基因在进化过程中可能出现了功能分化。本论文通过对铁皮石斛在4种外源激素处理后的转录组数据分析,并对不同处理组的DEGs进行基因功能的注释和聚类,发现这4种激素在铁皮石斛的生长发育和次生代谢产物的合成和积累方面具有重要的作用。从铁皮石斛基因组中鉴定到10个WOX基因家族成员,对其功能进行分析和验证,发现这些成员参与植物激素信号转导调控的植物生长发育。以上结果为探究铁皮石斛对外源激素的响应和WOX基因家族调控其生长发育奠定了基础,为后续铁皮石斛的管理和培育提供了一定的理论依据。