蔬菜所揭示百合腋生珠芽形成的分子机理

2017-10-10 | 作者: 明军 | 标签: 百合

近期,中国农业科学院蔬菜花卉研究所揭示了重要的食用及药用百合卷丹——宜兴百合腋生珠芽形成的关键分子机理。相关研究成果在线发表于国际知名期刊《植物科学前沿(Frontiers in Plant Science)》上。

珠芽指贮藏养料、形态肥大的芽,多长在植物的叶腋间或茎节处,是植物特殊且重要的繁殖和传播器官。卷丹为百合属唯一的一个天然三倍体种,不结实,因此,不能靠种子繁殖,但其茎中、上部叶腋处可产生紫黑色珠芽,珠芽的形成发育在其种群扩繁中扮演着十分重要的角色,使得卷丹种群成为百合属分布最广的种类之一。阐明卷丹珠芽形成过程及机理,对人工调控珠芽形成及利用珠芽发生特性提高百合繁殖系数和效率具有重要的理论意义和巨大的实际应用价值。目前,腋生珠芽形成的研究仅见于解剖观察及少数基因的分离,珠芽形成相关的代谢通路、具体调控模式及分子机理仍不清楚。



该研究运用解剖学、转录组学、生理学和分子生物学相结合的手段系统地研究了卷丹茎中、上部叶腋珠芽形成的机制。卷丹珠芽形成于地上茎与叶片连接的叶腋处,是由叶柄基部近轴端表皮下层的薄壁细胞分裂分化而来。根据解剖观察,取茎上部腋生珠芽形成不同阶段的叶腋组织及下部不形成珠芽的叶腋组织进行转录组测序和表达谱分析,研究发现淀粉和糖代谢及植物激素信号转导通路在珠芽形成中发挥了重要作用。淀粉的合成和积累可促进卷丹珠芽的启动。此外,激素在珠芽形成中表现出不同的调控模式。生长素促进珠芽的启动,但会抑制珠芽的进一步形成;细胞分裂素的高合成和低降解导致了卷丹上部叶腋珠芽的形成。相关结论通过生理学和分子生物学实验进一步得以验证。

该研究得到国家自然科学基金、国家科技支撑项目和中国农业科学院科技创新工程的资助。蔬菜所百合课题组博士研究生杨盼盼为该论文的第一作者,明军研究员为通讯作者。

文章链接:journal.frontiersin.org/article/10.3389/fpls.2017.01508/full

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来源:中国农业科学院蔬菜花卉研究所

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