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與難點問題，認識其生物學(xué)機理，是有效控制其開花結(jié)實習(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，而裸子植物生長周期長，基因組復(fù)雜，其生殖發(fā)育與分子調(diào)控研究在國際上一直沒有大的突破。近期國際著名植物學(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個不同發(fā)育階段的正常雌雄球花，進行了基于基因芯片與RNA-seq等高通量基因表達分析。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，課題組還對雌雄球花發(fā)育調(diào)控中的sRNA合成與作用通路進行了分析，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。該成果受到了國家自然科學(xué)基金和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃及國家林業(yè)局948等項目的資助。
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.13680/full
http://www.biomedcentral.com/1471-2164/16/693
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