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钾含量是烟叶重要的品质指标之一,烟叶钾含量具有明显的杂种优势,研究烟叶钾含量杂种优势形成的原因,对高钾含量杂交种的选育具有重要意义。本研究以杂种优势差异较大的杂交组合及其亲本为材料,分析了烟叶钾含量的遗传特点和烟叶钾含量杂种优势的时空变化;筛选特定时期烟叶钾含量优势差异大的杂交种,利用转录组测序技术获得差异表达基因,通过GO富集和KEGG分析对差异表达基因进行功能注释和富集分析,在转录水平上探讨钾含量杂种优势形成起主要作用的基因及其表达差异,初步分析了杂交种烟叶钾含量优势形成的原因,研究结果可为高钾含量杂交种的选育提供理论依据,同时为作物杂种优势的形成机理研究提供实验例证。主要研究结果如下:1、烟叶钾含量的广义遗传力为88.66%,狭义遗传力为33.81%,表明烟叶钾含量的遗传力高,受环境影响小,且其特殊配合力方差高于一般配合力方差,说明烟叶钾含量受非加性效应的影响较大,适于采用杂种优势利用方法进行遗传改良。K326、Va116、GDH88是改良烤烟烟叶钾含量的优良亲本,K326×青梗、Va116×GDH88是参试材料中钾含量最高的烤烟杂交组合。2、在移栽以后50天、60天、70天、80天、90天分别测定了6个亲本和9个杂交组合的烟叶钾含量,并进行了烟叶钾含量杂种优势关键时期的筛选,确定烟叶钾含量杂种优势的关键时期为移栽后70天。移栽后60～90天,正向杂种优势值最大的杂交组合均为G70×GDH11（9.93%-46.46%）,杂交组合K326×GDH11在移栽后50～80天均表现为较弱的杂种优势（-4.49%-3.75%）。因此,选择烟叶钾含量强弱优势组合G70×GDH11、K326×GDH11,利用转录组测序技术研究烟叶钾含量杂种优势的形成机理。3、杂交种分别与父母本的RNA-Seq数据比较结果显示,强优势材料B1＿vs＿B3（G70＿vs＿G70×GDH11）比较组中共鉴定到4663个差异基因,其中下调基因有2879个,上调基因有1784个;B2＿vs＿B3（GDH11＿vs＿G70×GDH11）比较组中共鉴定到4048个差异基因,其中下调基因2417个,上调基因1631个。弱优势材料A1＿vs＿A3（K326＿vs＿K326×GDH11）比较组中筛选出2529个差异基因,其中下调表达1148个基因,上调表达1381个基因;A2＿vs＿A3（GDH11＿vs＿K326×GDH11）比较组筛选出377个差异基因,其中下调表达的基因有172个,上调表达205个。对差异基因进行GO功能富集分析,不同比较组中差异表达基因主要富集到了生物学过程、细胞组分和分子功能三大功能中。其中,在生物学过程中主要富集在生物调节、刺激反应及细胞过程;在细胞组分中,主要集中在膜部分、细胞器部分以及细胞部分;在分子功能中占比最大的则是运输活动、催化活性和结合能力。对差异基因进行KEGG功能注释,差异表达基因主要富集到了磷脂酰肌醇信号系统、磷酸肌醇代谢、植物激素信号转导、甘油磷酸脂新陈代谢、光合作用和类胡萝卜素生物合成。4、在强、弱优势杂交种间,加性基因表达模式占差异表达基因的2.27%和5.64%,非加性基因表达模式占差异表达基因的97.73%和94.36%,说明烟叶钾含量杂种优势受非加性效应的影响比较大,加性效应的贡献小于非加性效应。此外,非加性表达的基因中,显性表达的基因占比分别为8.52%和37.91%,超显性表达的基因占比分别为89.21%和56.45%,强优势材料中的超显性表达基因主要表现为上调表达,弱优势材料中的超显性表达基因主要表现为下调表达。说明差异基因的超显性表达导致了杂交种烟叶钾含量杂种优势的产生。5、强、弱优势材料中,筛选到共有的差异表达基因为145个,其中:在弱优势材料A3＿VS＿A1A2比较组中,上调的差异基因有59个,下调的差异基因有86个;在强优势材料B3＿VS＿B1B2比较组中,上调的差异基因有77个,下调的差异表达基因有68个。通过对共有基因在两组强弱优势材料的进一步分析,发现有17个差异表达基因在A3＿VS＿A1A2比较组中下调表达,在B3＿VS＿B1B2比较组中上调表达。这些关键基因的功能主要是脂质转运、结合和代谢（Nitab4.50003963g0030、Nitab4.5 0001599g0040、Nitab4.5 0008221g0010）,膜的组成成分（Nitab4.5 0008863g0010、Nitab4.5 0005620g0030）,细胞分裂（Nitab4.50000649g0180）、植物器官形态发生（Nitab4.5 0000766g0090）、离子结合（Nitab4.50004782g0030、Nitab4.5 0002635g0070）等方面;有1个差异表达基因在A3＿VS＿A1A2比较组中上调表达,在B3＿VS＿B1B2比较组中下调表达,其功能主要是核酸结合（Nitab4.5 0004031g0010）方面。综上,烟叶钾含量有显著的杂种优势,参与脂质转运、结合和代谢（Nitab4.50003963g0030、Nitab4.5 0001599g0040、Nitab4.5 0008221g0010）,膜组成成分（Nitab4.5 0008863g0010、Nitab4.5 0005620g0030）、细胞分裂（Nitab4.50000649g0180）等相关基因的超显性上调表达,可能是造成烟叶钾含量杂种优势形成的主要原因。