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油桐樹(shù)是世界著(zhù)名的工業(yè)油料樹(shù)種。胚乳是油桐種子中油脂的主要儲存器官。前期對油桐種質(zhì)資源種子性狀的觀(guān)測,發(fā)現填充異常而導致油桐種仁形狀異常(圖A-C)?;诖爽F象仔細觀(guān)察油桐種仁的發(fā)育過(guò)程,發(fā)現在油桐種仁中,子葉外圍的組織可進(jìn)一步分成內外兩層。內層在油桐種子油脂積累前期體積非常小,而外層體積較大(圖E)。隨著(zhù)油脂積累的啟動(dòng),內層體積快速膨大,最終發(fā)育為成熟的胚乳組織,大量積累油脂;而外層體積逐步變小,變成一層干的薄膜緊緊覆蓋在胚乳組織外圍,不積累油脂(圖F)。
基于轉錄組分析及部分實(shí)驗驗證發(fā)現:1)油脂在內層而不在外層積累,歸因于油脂合成通路僅在內層被激活;2)內層膨大而不是外層膨大,歸因于細胞快速分裂和油脂合成積累相關(guān)通路僅在內層被激活;3)外層可能為內層的早期發(fā)育儲存和傳遞母體的營(yíng)養;4)篩選發(fā)現幾個(gè)調控油脂合成的轉錄因子在內外層顯著(zhù)差異表達;5)其中負調控因子VfVAL3在外層高表達,它可能通過(guò)抑制調控油脂合成和種子發(fā)育的LEC1/B3網(wǎng)絡(luò )而參與調控外層的發(fā)育及油脂的合成積累。
該研究成果以“Molecular mechanism of differential development and lipid accumulation between two components in the seed of tung tree (Vernicia fordii Hemsl.)”為題,發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Industrial Crops and Products上。武漢植物園草坪草與牧草分子育種學(xué)科組張玲玲副研究員為論文第一作者,陳良研究員和湖北大學(xué)的呂世友教授為論文共同通訊作者。本研究得到國家自然科學(xué)基金(31971692,31500267)和中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )項目資助。
圖 油桐種子不同發(fā)育階段各組成部分及油脂積累