【摘 要】
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濒危植物天目铁木（Ostrya rehderiana Chun.）为浙江省特有植物,目前仅存5株野生成年植株。这5个野生个体间存在巨大的育性差异,其中仅1株可以正常结种。前期针对不同育性个体的形态学研究发现,雌花序中雌蕊是否败育是影响育性的关键因素,但未见有关于其内部分子机制的深入报道。本项目立足于天目铁木雌花序转录组测序及高、低育性差异表达基因分析结果,延续育性相关差异表达候选基因的筛选、克隆、
【基金项目】
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国家重点研发计划项目子课题“极小种群野生植物致濒机制研究”（2016YFC050310201）； 浙江省自然科学基金一般项目“基于配子体发生及胚胎发育过程的珍稀濒危植物天目铁木致濒机制研究”（LY19C020003）；
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濒危植物天目铁木（Ostrya rehderiana Chun.）为浙江省特有植物,目前仅存5株野生成年植株。这5个野生个体间存在巨大的育性差异,其中仅1株可以正常结种。前期针对不同育性个体的形态学研究发现,雌花序中雌蕊是否败育是影响育性的关键因素,但未见有关于其内部分子机制的深入报道。本项目立足于天目铁木雌花序转录组测序及高、低育性差异表达基因分析结果,延续育性相关差异表达候选基因的筛选、克隆、载体构建等工作,开展基于拟南芥异源转化的基因功能研究。本研究筛选获取转天目铁木育性相关候选基因的纯合拟南芥,挑选OrHMT1和OrGEX1两个候选基因作为重点研究对象,开展表型观察、生理数据测定和基因功能探索,分析其与天目铁木育性差异间的联系,旨在为该物种的致濒机制研究提供进一步的数据和理论支撑。现阶段取得的研究成果如下:1、开展天目铁木育性相关差异表达候选基因的拟南芥异源转化、抗性植株筛选、多代繁殖直至收获纯合系等基础工作,获得9个候选基因的纯合转基因拟南芥。开展转基因系中候选基因的分子鉴定和表达检测,阳性条带的出现证明了异源转化的成功,以及相关基因的稳定异源表达。2、开展候选基因中类同型半胱氨酸S甲基转移酶编码基因OrHMT1的功能研究。利用6个独立转基因纯合株系,开展育性相关开花、结实及种子性状研究。结果表明,天目铁木OrHMT1基因在拟南芥中的异源表达虽然对植株的开花、结实不产生明确影响,但可通过促进种子中MET的生物合成、减少自由基、降低脂质过氧化损伤,从而提升种子质量、提高种子活力和萌发力。3、开展候选基因中类精子表达蛋白编码基因OrGEX1的功能研究。利用3个独立转基因纯合株系,开展育性相关开花、结实及种子性状研究。结果表明,天目铁木OrGEX1基因在拟南芥中的异源表达一定程度上延缓了开花时间,可能对植株结实率的相关调节有所影响,但能提高种子质量的作用,可能通过促进受精作用和胚胎发育,提升了种子重量和萌发率。综上所述,天目铁木OrHMT1和OrGEX1基因可通过影响转基因拟南芥的多重性状,参与植物育性调节,间接提示这二个基因在天目铁木中的潜在功能,为解释天目铁木野生个体存在的育性差异提供关键证据。
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