針葉樹雌雄球花的發(fā)育調(diào)控一直是針葉樹遺傳改良和良種繁育的重點(diǎn)與難點(diǎn)問題，認(rèn)識(shí)其生物學(xué)機(jī)理，是有效控制其開花結(jié)實(shí)習(xí)性的重要技術(shù)基礎(chǔ)。雖然以擬南芥為代表的被子植物生殖器官發(fā)育調(diào)控的分子基礎(chǔ)已經(jīng)明確，而裸子植物生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，基因組復(fù)雜，其生殖發(fā)育與分子調(diào)控研究在國(guó)際上一直沒有大的突破。近期國(guó)際著名植物學(xué)雜志《New Phytologist》及《BMC Genomics》上在線刊登了我院李偉教授課題組在油松生殖發(fā)育方面取得的研究成果。
該成果以油松兩性球花突變株為材料，在連續(xù)三年形態(tài)與生理觀測(cè)的基礎(chǔ)上，選取了兩性球花雄性部分與雌性部分、兩性球花同簇伴生雄球花以及處于6個(gè)不同發(fā)育階段的正常雌雄球花，進(jìn)行了基于基因芯片與RNA-seq等高通量基因表達(dá)分析。結(jié)果表明兩性球花雌雄性別結(jié)構(gòu)都是有功能的生殖組織，在發(fā)育過程中，兩性球花雄性部分除了獲得了雄性發(fā)育遺傳程序外還額外獲得了雌性發(fā)育遺傳程序，導(dǎo)致雌性結(jié)構(gòu)在兩性球花頂端異位發(fā)育。該研究首次解析了以油松為代表的裸子植物兩性球花的形成機(jī)制，證明了針葉樹兩性突變材料起源于其雄性部分的理論假說，為針葉樹以雄球花為對(duì)象的性別調(diào)控技術(shù)提供了發(fā)展方向。
另外，課題組還對(duì)雌雄球花發(fā)育調(diào)控中的sRNA合成與作用通路進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示雖然針葉樹與被子植物生殖器官性別調(diào)控機(jī)制存在明顯差異，但研究發(fā)現(xiàn)兩者sRNA合成與作用相關(guān)基因十分保守，并且發(fā)現(xiàn)參與被子植物生殖發(fā)育調(diào)控的多個(gè)miRNA-靶基因組合如miR156/miR529-SPLs、miR159-MYBs、miR319-TCPs及miR396-GRFs等與針葉樹是協(xié)同進(jìn)化的。該研究結(jié)果為針葉樹生殖發(fā)育調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的完善提供了新的理論支撐，同時(shí)也為油松球花發(fā)育過程中sRNA參與調(diào)控年齡效應(yīng)、赤霉素效應(yīng)等機(jī)制研究提供了參考。
兩篇論文的第一作者是生物學(xué)院青年教師鈕世輝博士，參與人員包括袁虎威、孫馨蕊、劉暢等研究生。該成果受到了國(guó)家自然科學(xué)基金和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃及國(guó)家林業(yè)局948等項(xiàng)目的資助。
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.13680/full
http://www.biomedcentral.com/1471-2164/16/693
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