陆均松花芽分化的分子机制

Dacrydium pectinatum is the key species to maintain the natural communities in tropical mountain rain forest, which is only distributed in Hainan Island. It is precious wood of high quality, and plays a significant role in the development and production of Tropical Forestry in China. Previous studies have found many factors, such as long vegetative stage, few flowering individuals and low quality seed, restrict the artificial breeding and effective use of natural resources. In this research project, the morphology and microanatomy of flower bud in different differentiation phase are firstly studied. Subsequently, the positioning and quantitative analysis of endogenous hormone in different differentiation phase of flower bud is performed by immune–colloidal gold localization and HPLC-MS, respectively, showing the role of endogenous hormone in flower bud differentiation. On this basis, RNA-seq is used for the transcriptional analysis of key genes involved in hormone pathway, revealing the molecular mechanism of reproductive bud transition in Dacrydium pectinatum. In addition, it not only lays the theoretical foundation on the technological innovation of cone formation induction and seed yield in gymnosperms，but also provides a trapical case for the cultivation of tropical forests and sustainable and efficient use of resources.

陆均松（Dacrydium pectinatum）是罗汉松科陆均松属在我国唯一分布于海南岛的山地雨林关键建群种，也是珍贵的特类木材，在国家热带林业发展和生产实践中发挥着重要作用。前期研究发现陆均松天然林童期长、开花个体少、结实率低，严重制约了其人工培育和资源的高效利用。本项目以不同分化阶段陆均松雌雄球花为试材，首先开展其分化进程中的形态学与组织学研究；同时，通过免疫胶体金定位法和液质联用技术对不同球花发育阶段花芽中的内源激素进行定位及定量分析，从而确定激素对陆均松雌雄球花发育过程的作用。在此基础上，采用RNA-seq技术全面系统地分析激素调控球花发育途径相关基因的表达水平，揭示陆均松花芽分化的分子机制。本项目可为下一步人工调控、提高种子产量和质量提供技术创新和理论基础，也可为我国热带森林培育和资源的可持续高效利用提供经典案例。

陆均松（Dacrydium pectinatum）属于罗汉松科陆均松属，在我国仅分布于海南岛，是热带山地雨林中多年生雌雄异株裸子植物。陆均松不仅是山地雨林关键建群种，也可作为珍贵的特类木材，在国家热带林业发展和生产实践中也发挥着重要作用。前期研究发现陆均松天然林童期长、开花个体少、结实率低，严重制约了其人工培育和资源的高效利用。本项目首次对陆均松进行了染色体核型分析，发现核型不对称性系数为60.59%，表明陆均松的进化程度较低，属于较原始的类型。本项目以不同时期陆均松大、小孢子叶球为材料，测定在其发育过程中蛋白质、碳水化合物及叶绿素含量的变化。结果表明，在陆均松小孢子发育前期蛋白质、碳水化合物及叶绿素含量均呈现上升趋势，促进小孢子叶球的发育；在大孢子叶球发育期间，可溶性糖和蛋白质含量的增加有利于胚珠的形成。本项目以不同分化阶段的陆均松雌、雄花芽为样本，首先开展其花芽分化进程中的形态学与组织学研究；同时，通过对不同分化阶段雌、雄花芽中的内源激素（IAA、CTK、ABA、GA3和JA）进行定量定性分析，从而确定激素对陆均松雌、雄花芽分化的作用。在此基础上，采用RNA-seq技术分析激素合成代谢途径及成花途径核心基因的表达水平及相互作用，从而揭示陆均松雌、雄花芽分化发育的分子机制。本项目不仅为下一步人工调控、提高种子产量和质量提供技术创新和理论基础，而且为我国热带森林培育和资源的可持续高效利用提供经典案例。