三七种子后熟的形态学和转录组学研究

发布时间：2020-04-30 16:00

【摘要】：三七(Panax notoginseng(Burk.)F.H.Chen)是珍贵的中药材,距今已有三百多年的入药历史。三七生产以种子繁殖为主,采收后的三七种子形态上已经成熟,但生理上并未完成成熟,具备后熟特性,将其放置在自然条件下,寿命仅有15天左右,极不利于三七的生产。目前三七种子的最佳保存方法(室温湿沙层积),也仅能使其保持未萌发状态40~60天。本研究通过对种子从采收到萌发过程的形态观察,并结合转录组学的研究,揭示了种子在后熟过程中形态学和基因表达等方面发生的变化,加深对三七种子萌发过程的理解,以期为调控三七种子的发芽时间提供理论依据。本研究的结果如下:1.发芽率和霉变率实验验证了室温湿沙层积对保存三七种子的有效性。层积40天时,种子开始萌芽;层积40天到50天,是种子集中发芽和霉变的高峰,需适时通风换气,保持湿沙的湿度和温度,这样更有利于种子活力的保存,降低种子劣变的程度。2.通过对三七种子及种胚的解剖观察(共十个取样时间点),较为精细地观测种胚在层积时逐渐充满种子、叶原基不断分化的过程和趋势,这为转录组学研究中取样时间点的选取和结果的分析提供了参考和依据。3.选取解剖观察中四个关键时间节点用于转录组分析,分别为A(种胚占种子长度1/4且初现胚芽的种子),B(种胚增长至种子长度的3/4且胚根尚未突破胚乳的种子),C(该时期的种子胚根顶端突破胚乳且在种外长度长至种子直径的1/8),D(种子外部胚根长度约占种子直径1/2的种子)。分别剖取A、B、C、D四个时期种子的种胚和胚乳,利用Illumina HiSeq?4000平台所测得的转录组数据,以Trinity软件进行组装,获得351,327条transcripts和117,227条unigenes,N50长度分别为1,821 bp和1,467 bp。4.种胚中四种内源激素的测定分析表明,赤霉素(Gibberellic acid,GA_3)的浓度在三七种胚由A到B时期这段时间内起着十分重要的作用,该阶段种子的胚根尚未突破胚乳的保护,是实现调控种子发芽时间的黄金期。5.通过对候选基因在种胚和胚乳中的表达量进行计算,发现GNOM和SUS基因在B时期的表达尤为突出,而B时期是种胚由内向外发展的关键节点,因此B时期是介入生长素运输和蔗糖利用实现发芽时间调控的绝佳时期。因此,GNOM和SUS基因可为三七种子萌发时间的调控提供参考。6.结合差异表达基因分析和KEGG注释,发现B、C时期的特有差异表达基因与光合系统的开启密切相关,lhcb1基因或可为调控三七种子发芽时间提供依据。
【图文】：

三七种子后熟的形态学和转录组学研究

三七花（左）、三七绿果（中）和三七红果（右）的形态对比图

三七种子后熟的形态学和转录组学研究

三七红籽（上）和脱皮后（下）的形态对比图
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S567.236

【参考文献】