健康食用油料植物星油藤的主要组织器官转录组研究取得进展

        星油藤 (Plukenetia volubilis L.)又名美藤果、南美油藤,英文名称为Sacha Inchi或Inca peanut,为大戟科多年生木质藤本植物,种子含有41–54%的油以及25–27% 的蛋白质。星油藤种子油中的2种人体必需多元不饱和脂肪酸a-亚麻酸(ω-3类,简称ALA)和亚油酸(ω-6类)的含量达到86%以上,其中ALA含量高达48-54%。星油藤种子油在食品、保健品以及化妆品等方面具有广阔的应用前景,因此星油藤被国内外认为是一种极具发展潜力的健康食用油料植物。中国科学院西双版纳热带植物园于2006年从南美洲引种星油藤并试种获得成功,目前已在我国云南的西双版纳、普洱、元江和德宏等地以及海南、广东、贵州、广西等广大热带地区和干热河谷地区进行种植,并已推广到老挝和泰国等东南亚国家。然而,目前星油藤的遗传学数据信息及其ALA的合成代谢调控机制尚未明确。 

中科院西双版纳热带植物园热带植物资源可持续利用重点实验室能源植物分子育种研究组的博士生胡晓笛和副研究员潘帮珍在研究员徐增富的指导下,采用Illumina高通量测序技术对星油藤的根、茎、茎尖、叶、雌花、雄花、果实和种子8个主要组织器官开展了转录组测序分析研究。共获得约162 G的数据,De novo 组装后,最终得到的平均长度为851 bp,N50值为1,909 bp的124,750个unigenes数据集,其中70,124 个unigenes可以被注释。在根、茎、茎尖、叶、 雄花、雌花、果实和种子中分别发现495、24、249、390、195、2244、287和388个组织特异性表达基因。从de novo组装的转录组中,鉴定出211个unigenes可能参与ALA生物合成,89个unigenes可能参与脂肪酸分解代谢途径;其中,脂肪酸去饱和酶基因FAD3和FAD7可能对ALA在星油藤种子中的积累起到了重要作用。 

上述相关研究结果以De novo transcriptome assembly of the eight major organs of Sacha Inchi (Plukenetia volubilis) and the identification of genes involved in α-linolenic acid metabolism为题,已在线发表于国际专业学术期刊BMC Genomics 19:380上,https://doi.org/10.1186/s12864-018-4774-y上。该研究得到了云南省自然科学基金 (2014FB186 和 2016FB051)、中科院西双版纳热带植物园135项目(2017XTBG-T02)的支持。

发表在 新闻 | 健康食用油料植物星油藤的主要组织器官转录组研究取得进展已关闭评论

植物激素赤霉素抑制木本油料能源植物小桐子的成花转变

        小桐子(Jatropha curcas)是大戟科多年生木本油料植物,其种子含油率高达40%,是加工生产生物燃油的优质原料。然而,小桐子营养生长过于旺盛,且开花习性不稳定,导致种子产量低。赤霉素(gibberellins, GAs)是一类在植物整个生命周期的各个生长发育阶段都具有重要调控作用的植物激素,如种子的萌发与休眠、茎的伸长、分枝的发生、单性花性别决定以及果实和种子的发育与成熟等。大量研究表明,赤霉素可促进包括拟南芥在内的大多数一年生植物的成花转变;然而,不少多年生木本植物的成花转变往往被赤霉素所抑制。 

        为研究赤霉素在木本油料能源植物小桐子成花转变过程中的作用,中科院西双版纳热带植物园的中科院热带植物资源可持续利用重点实验室能源植物分子育种研究组的硕士生李家龙和副研究员潘帮珍在徐增富研究员的指导下,通过使用赤霉素及其生物合成抑制剂进行单独或组合处理修剪和未修剪的小桐子,观察统计这些处理对花芽发生的影响。研究结果表明,赤霉素抑制小桐子花芽的发生;赤霉素合成抑制剂促进小桐子花芽发生,并可削弱赤霉素的抑制作用。此外,为了解自然条件下赤霉素在小桐子成花转变过程中的作用,我们还分析了小桐子花芽发生前后,赤霉素合成及降解酶基因以及赤霉素受体基因的表达水平变化情况。研究发现,相对于花芽发生前,花芽发生后赤霉素合成酶基因表达量相对降低,而降解酶基因表达量相对升高,进一步说明了成花转变后赤霉素信号相对较弱。由此可知,与促进模式植物拟南芥成花转变的作用相反,赤霉素抑制小桐子的成花转变,这与之前在杨树和苹果等木本植物中的研究发现相似。 

        在后续研究中,我们将测定自然条件下,小桐子成花前后内源赤霉素含量的变化,检测赤霉素信号转导途径中各基因的表达变化;此外,我们还将通过关键基因的超量表达或沉默调控内源赤霉素含量的变化,进而从分子水平上解析赤霉素调控小桐子成花转变的机理。 

      上述相关研究结果以Gibberellin Inhibits Floral Initiation in the Perennial Woody Plant Jatropha curcas为题,已在线发表于国际专业学术期刊Journal of Plant Growth Regulation上。该研究得到了云南省自然科学基金(2016FB033)、国家自然科学基金(31500500 和 31370595)和中科院科研项目(ZSZC-014, 2017XTBG-T02)的资助。

      A: 对照; B: 赤霉素处理的小桐子植株。红色圆圈内是小桐子果序。

发表在 新闻 | 植物激素赤霉素抑制木本油料能源植物小桐子的成花转变已关闭评论