南方红豆杉孤雌生殖的胚胎学研究和分子鉴定

Parthenogenesis is relatively prevalent among angiosperms and has arisen in many different lineages of flowering plants, yet the mechanisms underlying the change from a sexual to an parthenogenesis reproductive strategy are not understood. However, parthenogenesis appears to be absent among the gymnosperms except Taxus chinensis var.mairei. Taxus chinensis var.mairei is tertiary relict plant, and an endemic, endangered, and first-class nationally protected species in China. It has two small female strobil, borne inside the axillae, and distinguishes it from other plant with one in Taxaceae, which make it an excellent model for studying reproduction evolution. Moreover, The female tree without fertilization can bear seeds through parthenogenesis.In combination of various methods and techniques, the proposal aims to understand the parthenogenesis processes and the reproduction mode of nature population of Taxus chinensis var.mairei . The results should provide valuable information to understand the origin and evolution of apomixis. Moreover, it should also provide valuable information to breed excellent clonal lines of Taxus chinensis var.mairei

孤雌生殖是被子植物中广泛存在的一种特殊的无性繁殖方式，其发生机制并不十分清楚。在裸子植物中，孤雌生殖现象十分罕见。南方红豆杉（Taxus chinensis var.mairei）是第三纪孑遗植物，其居群中有些个体孢子叶球发生变异，小孢子叶球花梗长，具互生苞叶，大孢子叶球珠托上着生双生胚珠，与大多数红豆杉科植物的孢子叶球明显不同，特殊的演化地位使其在植物的系统进化研究中有重大的学术价值；并且，远离传粉源的南方红豆杉个体会通过孤雌生殖自然结实。本项目以中国特有的国家重点保护植物南方红豆杉为研究对象，结合传统的胚胎学、进化发育遗传学以及现代分子生物学等多学科方法手段，系统研究南方红豆杉孤雌生殖的过程及其自然种群的繁殖模式，探索其孤雌生殖形成的机制，为无融合生殖的起源与早期进化研究积累资料，并为珍稀濒危植物南方红豆杉优良无性系的选育提供科学依据和措施，同时丰富了珍稀濒危植物保育生物学的研究。

南方红豆杉（Taxus chinensis var.mairei）属红豆杉科（taxaceae）红豆杉属（Taxus），雌雄异株，自然状态下雌雄株比例悬殊，花期不遇，自然结实率低，且种子具深休眠的特点，其种群的自然更新困难；在长期系统演化和对环境的适应过程中，南方红豆杉出现孤雌生殖的现象。孤雌生殖是雌配子不经受精而发育成胚的一种无性繁殖方式，是无融合生殖的一种方式。本项目主要从生态学、发育生物学、分子生物学等三个角度阐述南方红豆杉孤雌生殖现象，主要开展南方红豆杉孤雌生殖和有性生殖发育的比较胚胎学研究、不同自然居群下南方红豆杉的繁殖模式比较、南方红豆杉孤雌生殖现象的分子鉴定与南方红豆杉孤雌生殖和有性生殖胚珠发育基因表达的转录组比较等研究内容。系统研究南方红豆杉孤雌生殖的胚胎发育及其发育调控的分子机制，对了解这一生殖现象的起源和早期进化，以及无融合生殖的演化都有重大的理论意义与学术价值。