滇重楼种胚发育及种子后熟的分子机理研究

滇重楼为稀缺中药材，野生资源已近枯竭，开展人工种植是解决资源紧缺的唯一途径。目前人工种植遇到的最大难题是种子休眠时间长、育苗率低和1年苗生长缓慢。本项目将从细胞学和转录组学两个方面研究滇重楼种胚发育和种子后熟的分子机理。将收获的种子经沙藏处理促使种子后熟和萌发并取得不同成熟阶段的胚，经人工授粉的办法获得开花后不同发育时期的胚珠、植株的不同部位（花萼片、果皮、种皮、胚、胚乳等），应用转录组高通量测序及数字基因表达谱分析等手段，获得基因表达的序列信息，经过生物信息学比对分析等，挖掘与种胚发育及种子后熟相关的目标基因，探索其发育规律。同时将基因表达规律与细胞显微观察确定的发育时期相对应，来解释基因表达的时空特点。本项目的实施对于阐明滇重楼种子休眠的原因具有重要的理论意义，并可为滇重楼人工繁育技术推进提供指导作用。

滇重楼（Paris polyphylla）为稀缺中药材，野生资源已近枯竭，开展人工种植是解决资源紧缺的唯一途径。目前人工种植遇到的最大难题是种子休眠时间长、育苗率低和1年苗生长缓慢。本项目从细胞学和转录组学两个方面研究滇重楼种胚发育和种子后熟的分子机理。收获的种子经沙藏处理促使种子后熟和萌发并取得不同成熟阶段的胚，经人工授粉的办法获得开花后不同发育时期的胚珠、植株的不同部位（花萼片、果皮、种皮、胚、胚乳等），应用转录组高通量测序及比较转录组学分析等手段，获得基因表达的序列信息，经过生物信息学比对分析差异基因分析等，挖掘与种胚发育及种子后熟相关的目标基因。同时将基因表达规律与细胞显微观察确定的发育时期相对应，来解释基因表达的时空特点。 转录组测序得到369496 条HQ reads，对其进行整合得到47768条unigenes，其中15757条在GeneBank数据库得到注释，有5961条Unigenes注解到ＫＥＧＧ代谢途径。测序得到的HQ Reads提交到 NCBI的SRA数据库（SRX155369）。从15757条Unigenes中找到758条与种子发育、萌发、休眠相关序列。分析了18个基因在不同温度处理后不同萌发阶段胚和胚乳中的表达水平，结果显示NCED、IAAH、BARK1、BARK3、ARP3、ARP7、SFR6随着胚根的伸长表达水平降低。推测这些基因的表达与种胚后熟负相关。低温处理使得GA20ox2、GA20ox3、IAAH、IAAS、BARK1、BARK3、SUs1、SUs2、SFR6表达水平降低，推测低温抑制了这些基因的表达。低温层积促进CYP707A、ARP7、ELF1、ELF2表达上调，说明低温有利于这4个基因的表达。ABI2和PP2C表达无明显规律，说明ABI2和PP2C可能不是参与种子萌发的重要基因。分析了六种生长调节剂处理对滇重楼种子萌发的影响。五个组织（种子（Seed）；层积中的种子（S-Str）；萌发种子（S-Ger）；茎叶（StL）；根（Root）。）的比较转录组学研究产生了234331个Unigene作为差异分析的参考基因序列。5个样品分别有75.95%，77.16%，74.57%，76.00%，74.02%的序列比对到参考基因序列上。同时进行了样品间的差异基因表达分析和差异基因的筛选，目前这一工作还在总结中。