中国林业科学研究院基本科研业务费专项资金项目“十三五”优秀成果汇编报道21

森林培育学——珍稀竹种巨龙竹秆型形成及比较转录组研究
珍稀竹种巨龙竹秆型形成及比较转录组研究
Study on culm differentiation and comparative transcriptome of Dendrocalamus sinicus, a rare bamboo species
巨龙竹是我国特有珍稀竹种，为目前世界已知最高大的竹种，是我国南部热区培育特大型工业用材的优异种质资源之一。“通直型”和“弯曲型”巨龙竹秆型分化的分子机制，特别是参与巨龙竹秆型调控的重要调控因子的揭示，是选育优良性状的基础，也是巨龙竹种质资源保护利用和优良品种选育的首要任务。
秆型调控是巨龙竹资源利用研究中最迫切解决的问题之一，在中国林科院基本科研业务费专项资金项目（CAFYBB2017QA014）的资助下，资源昆虫所陈凌娜博士针对巨龙竹不同秆型的发生特征及调控机理进行研究，确定了巨龙竹秆型分化的关键时期及调控因子，并以此为基础获得了国家自然科学基金委青年科学基金的资助。
本项目通过形态、组织和分子生物学对巨龙竹不同秆型的发生特征及调控机理进行研究，首先从形态学确定在巨龙竹笋出土20-35天时弯曲型茎秆开始显现；经过组织学分析发现弯曲型茎秆中维管束的发育、薄壁细胞的分化都早于通直型，从20天起弯曲型茎秆中的薄壁细胞出现明显的细胞核，并呈现出有规律的排列。以此为依据，选择巨龙竹出笋第5天、20天、45天的竹笋材料进行转录组测序分析，基因差异表达分析的结果显示，8578个差异表达基因富集到108条KEGG代谢通路中，富集最显著的为植物激素信号转导途径和苯丙烷合成代谢途径。参与激素传导途径的基因在秆型分化的启动中起重要作用，其中参与生长素和脱落酸信号的Aux/IAA、ARF、PP2C、SnRK2和ABF基因更为关键；而参与苯丙烷合成途径的基因则在茎秆的发育中更为重要，在各发育时期均呈现显著的差异表达模式。研究结果为巨龙竹种质资源保护和优良品种选育提供了科学依据。
图片说明: 图.（A-B）“通直型”和“弯曲型”巨龙竹形态；（C-H）巨龙竹发育过程组织切片分析：C、E、G和D、F、H分别巨龙竹笋出土第5天、20天、45天维管束和薄壁细胞的状态；（I）不同类型巨龙竹不同发育过程差异基因韦恩图；（J）参与生长素信号途径的差异表达基因；（K）IAA家族差异基因实时定量分析。
中国林科院科技处 2021-05-25

关键词 院基金  科技成果  科技创新  林木遗传  林木育种  珍稀竹种  巨龙竹  秆型形成  分子机制  图片