植物无融合生殖研究进展

无融合生殖是一种不发生雌雄配子核融合而产生种子的一种无性繁殖过程。有些无融合生殖产生的种子是其母本的克隆,可以保留母本的基因型,因此无融合生殖可用于杂种优势的固定。尽管无融合生殖具有潜在的应用价值,但其形成机理十分复杂,表现在无融合生殖有多种表现形式,且受控的途径多样,遗传机制复杂,至今尚无定论,研究方法也多种多样。对近年来无融合生殖研究方面取得的进展进行了概述,旨在为深入研究无融合生殖提供参考。

山核桃种子生长发育过程油脂含量及脂肪酸的动态变化

2014年7月23日、8月1日、16日和31日,采用索氏抽提法和气相色谱法(HPLC)测定了浙江省临安市山核桃Carya cathayensis产区同林地中30个单株种子种仁的油脂含量及脂肪酸的组分,研究山核桃种子生长发育过程中油脂含量及脂肪酸的动态变化。结果表明,随着种子的生长发育和不断成熟,油脂含量增加很快,4个时间点的平均值分别为9.87%,38.30%,72.06%,71.65%,各时间点及各单株间油脂含量差异显著;山核桃油脂中主要脂肪酸棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸平均相对含量的变幅分别为15.48%~4.57%,2.38%~1.50%,20.45%~66.01%,45.24%~21.48%,8.49%~1.54%,仅油酸相对含量逐步增加,成熟种子中饱和脂肪酸主要是棕榈酸,不饱和脂肪酸主要是油酸;各时间点主要不饱和脂肪酸含量高于饱和脂肪酸含量。

植物油脂合成调控的研究进展

植物种子是人们日常生活所需油脂的重要来源。近年来研究者对植物种子的研究阐明了油脂合成的机理,并挖掘了一些调控合成途径的关键酶和基因。在前人研究的基础之上,补充了成油途径、成油相关基因、转录调控等方面的进展,并从碳源供应、转运及胚乳的影响等方面概述了它们可能对植物油脂形成的影响。

钩锥种子及其苗木性状的遗传变异研究

2013年10月在浙江省龙泉市、安徽省休宁县的16颗钩锥Castanopsis tibetana母树采集种子,2014年2-3月在浙江省淳安县播种,4月上杯。2015年1月和2016年1月测定相关数据。结果表明,种子纵径9.66~25.19 mm,横径8.05~19.89 mm,种形指数0.79~1.79;发芽率6.67%~87%,生活力10.00%~93.33%,单粒种子重0.93~2.54g;1年生苗高3.00~40.00 cm,1年生地径0.66~7.13 mm,2年生苗高9.00~124.8 cm,2年生地径1.62~12.07 mm;变异系数最大的是发芽率,达61.31%,最小的为种形指数(11.67%)。钩锥地理种源及母树间种子表型、萌发性状及幼苗生长性状变异丰富,差异均达到极显著水平。种子质量对苗木的生长有一定的影响。龙泉种源种子及幼苗性状变异幅度小于休宁,但表现优于休宁种源;种源水平上种子质量相关参数发芽率、生活力、单粒种子重的遗传力相对较高,分别为0.50,0.83,0.90;从采种母树的遗传力来看,最大的为种形指数,达0.80,其次为发芽率(0.73),而种子大小及苗木生长性状的遗传力则较低。

山核桃(Carya cathayensis)与油棕(Elaeis guineensis)成油基因的比较

山核桃是木本油料树种中含油率极高的经济树种。为了识别山核桃成油的关键基因,本研究将山核桃种子生长发育期胚转录组数据与油棕中果皮发育期转录组数据进行了比对分析。结果发现山核桃与油棕比对上的脂类代谢及碳水化合物代谢基因比例很高,其中有15个脂类代谢基因在油棕中有表达,而在山核桃中表达量极低;有35个脂类代谢基因在山核桃中相对表达量较高,在油棕中相对表达量较低,但只有14个基因与种子成油有关。有13个碳水化合物代谢相关基因在油棕中表达,而在山核桃中表达量低或并不是各时间点都能检测到;有26个基因在山核桃中表达,而在油棕中表达量低或未检测到,且所有这些基因均与脂肪酸合成的碳源供应有关。山核桃胚中识别的这些基因有3个基因的表达与含油率变化趋势一致,且在山核桃和油棕中的表达模式相似,但只有基因OBO(编码Oil-body oleosin,油体油菜素)表达量很高;油棕中高表达的基因山核桃中有8个,但它们的表达量均不如基因OBO。研究说明不同油料物种的成油相关基因表达有异同,基因OBO对山核桃高油脂的积累具有特殊的作用。

基于种子发育过程RNA-Seq的山核桃SSR位点分析

本研究基于山核桃种子发育过程胚和胚乳转录组测序数据,采用MISA软件检测从中所得110 959条Unigene中的SSR位点,并与发育雌花芽中所得的SSR位点数据进行了比较,旨在为今后山核桃多态SSR标记的筛选、开发与应用提供借鉴。分析发现,种子RNA-Seq数据中含有SSR位点的Unigene占23.76%,其中单核苷酸(Mononucleotide,59.62%)和二核苷酸(Dinucleotide,32.07%)重复是山核桃中主要的SSR重复类型;SSR重复单元的重复次数分布在5~24次之间,其中5~9次重复SSR位点有11 862个,占总数的36.62%;10~14次重复的SSR位点有15 286个,占总数的47.19%;获得了11 883对可供筛选的SSR引物;并发现同一物种不同器官SSR的分布是有所差别的。

山核桃子代甲基化分析及其与薄壳山核桃甲基化的比较

为了研究山核桃的遗传,本研究采用MSAP (Methylation sensitive amplification polymorphism)标记分析了山核桃30个半同胞子代群体及薄壳山核桃29个无性系,并在山核桃亲子代间及山核桃与薄壳山核桃间比较了遗传及甲基化水平。研究发现,山核桃半同胞子代群体非甲基化遗传位点(Non-methylation loci,NML)的比例较高,占33.69%,随后依次是内部胞嘧啶甲基化位点(15.18%)、半甲基化位点(9.25%);其遗传多样性(0.110 3±0.028 4)极显著地小于表观遗传多样性(0.568 5±0.112 3)(p<0.000 1);半同胞子代群体间存在显著的遗传与表观遗传分化,且大部分遗传变异和表观遗传变异存在于群体内,说明亲本间存在遗传差异。甲基化水平在山核桃亲子代间无显著差异(p>0.05),说明甲基化存在代际遗传。山核桃中NML的比例远大于薄壳山核桃,两物种表观遗传多样性相当,但薄壳山核桃的遗传多样性要高于山核桃;两物种遗传和表观遗传差异极显著(p<0.000 1),供试个体基于物种的遗传位点可以分别聚类,说明两物种各自个体间有遗传差异。甲基化敏感位点(Methylation-sensitive loci, MSL)及NML在两物种间存在极显著差异,且变异主要存在于物种内,两物种有明显的分化,但从各遗传参数值来讲,两物种又十分相像,正反交基于亲缘关系可行。不同于山核桃,薄壳山核桃遗传位点对甲基化位点影响极显著。