黑果枸杞(Lycium ruthenicum)是重要的生态经济兼用的多棘刺树种,无刺类型更适合作经济型林木栽培。本研究通过植物组织培养、高效液相色谱(HPLC)、升高和降低蔗糖的处理、高通量转录组测序(RNA-Seq)和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)等方法,研究蔗糖对黑果枸杞枝刺发生的影响并探索机理。主要研究如下:(1)黑果枸杞叶片外植体培养在添加TDZ 0.25 mg/L的MS培养基时,脱分化率最高;以MS为基本培养基,添加6-BA 0.05 mg/L+NAA 0.05 mg/L时,叶尖愈伤组织的芽诱导效果最好;带顶芽的茎段在1/2 MS培养基培养生根率最高(88.27%)。(2)对黑果枸杞有刺和无刺茎顶芽进行内源糖测定,发现有刺顶芽内源蔗糖含量极显著高于无刺顶芽。对无刺黑果枸杞喷洒16 g/L蔗糖溶液,新发茎有刺茎节率显著提高,刺的生长也被显著促进。另外,发现渗透压调节剂甘露醇处理对枝刺发生无显著促进作用,非代谢性蔗糖类似物蜜二糖和异麦芽酮糖处理后新发茎有刺茎节率也显著提高,但效果不如蔗糖处理后明显。对有刺黑果枸杞进行黑暗联合去叶处理(降低蔗糖),其新生茎节枝刺发生被显著抑制。以上说明蔗糖促进黑果枸杞枝刺发生,且在枝刺发生过程中蔗糖发挥能量和信号作用。(3)对无刺茎顶芽(TleCK)、有刺茎顶芽(ThoCK)、黑暗处理的有刺茎顶芽(ThoDCK)、黑暗+去叶处理后有刺变无刺茎顶芽(Tle DPL)和蔗糖处理后无刺变有刺茎顶芽(ThNSC 127716溶解度o Suc)进行RNA-Seq分析,结果显示5组有刺和无刺比较组(Tho CK vs.Tle CK、Tho CK vs.Tle DPL、Tho DCK vs.Tle DPL、Tle CK vs.Tho Suc和Tle DPL vs.Tho Suc)的DEG分别为5 281、4 363、3 125、5 226和3 278个,其共有的DEG是196个。5组比较组的DEG共同显著富集在9个与植物防御和胁迫相关的GO条目,说明黑果枸杞枝刺发生可能与植物防御和胁迫相关的过程有关。5组比较组的DEG共同显著富集“类黄酮生物合成”、“芪类,二芳基庚烷和姜辣素生物合成”selleck Ceralasertib、“二萜生物合成”和“类苯丙酸生物合成”KEGG通路。前两个通路在有刺材料被显著上调,说明枝刺发生可能与类黄酮、二芳基庚烷、姜辣素等的积累有关。5组比较组共有33个差异转录因子基因,较多转录因子DEG被预测到NAC和WARK家族。5组比较组共有3个DEG注释在植物激素信号转导KEGG通路,分别参与生长素、茉莉酸和水杨酸信号转导,说明蔗糖可能通过生长素、茉莉酸和水杨酸信号转导来影响枝刺发生。选取9个关键的DEG进行qRT-PCR,验证了RNA-Programmed ribosomal frameshiftingSeq结果的可靠性。茎节qRT-PCR还发现这9个DEG中的3个(At1g15670、PUN1＿CAPFRAP1OS、F3AM)与刺发生后的持续生长相关。本研究丰富了糖信号理论,探索了蔗糖促进黑果枸杞枝刺发生的机理,对培育无刺黑果枸杞提供线索。