《半寄生植物百蕊草吸器形成機理及其調控研究》是郭巧生為項目負責人，南京農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：半寄生植物百蕊草吸器形成機理及其調控研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：郭巧生
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
百蕊草為檀香科百蕊草屬半寄生藥用植物，因其具很好的抗生素樣作用，被譽為植物抗生素，市場需求不斷增加。但由於過度採挖、環境破壞和百蕊草的半寄生特性、自然繁殖能力弱等原因，導致目前百蕊草野生資源急劇減少，供需矛盾異常突出，亟需人工栽培。本課題緊緊圍繞百蕊草的寄生生物學特性，以百蕊草與其寄主植物的寄生體系為研究對象，針對百蕊草吸器形成這一最為關鍵的寄生生長環節，綜合運用植物生理學、植物化學、結構植物學、分子遺傳學及藥用植物栽培學等多學科理論與方法，開展對百蕊草吸器形成過程中各時期的形態結構變化、生理生化反應及遺傳物質表達差異，吸器發生關鍵信號物質的分離與鑑定，以及吸器形成調控技術等系統研究，以揭示百蕊草吸器形成的機理，建立吸器形成調控技術體系，為百蕊草引種馴化、實現人工栽培或野生撫育提供科學依據和技術指導，並可為基礎薄弱的其它寄生藥用植物寄生機理的研究提供理論和實踐指導。
結題摘要
百蕊草為檀香科半寄生植物，被稱為“植物抗生素”。本課題以百蕊草寄生體系為研究對象，對半寄生生物學特性、吸器結構發育、信號物質的分離與鑑定、吸器發育相關基因的篩選及表達特徵進行研究，獲得了以下結果。百蕊草常見的群落環境為蓋度和高度較低的草本群落。1齡級和2齡級百蕊草部分性狀之間具有一定相關性；種群年齡結構3～6月份為年齡混合種群，其它時期為單齡級個體構成。百蕊草具明顯旱生植物結構；主根相對發達，屬於儲藏性根，儲藏物是支持根頸芽快速生長和繁殖的重要基礎。種子具有木質化殼、含內源抑制物和較小胚等原因，有休眠特性。用流水沖洗，GA3溶液浸種後低溫層積處理可有效解除百蕊草種子休眠。種子萌發的適宜條件為20~25℃的黑暗環境。百蕊草吸器結構包括表皮、皮層、侵入針、吸器導管系統和透明體等；吸器起源和早期發育與側根相同，其區別在透明體的分化。寄主根結構對百蕊草寄生具有抵擋或降低寄生造成的不利因素的特徵。百蕊草寄主範圍廣，百蕊草對寄主有明顯的偏好性；寄主植物根構型影響寄生策略。寄主植物夏枯草根系分泌物中分離鑑定出9類53種化合物，其中2,4-二叔丁基苯酚和2,5-二叔丁基-1,4-苯醌在化學結構上具有苯環結構；尤其2,5-二叔丁基-1,4-苯醌具有對苯醌的核心結構，與吸器誘導物質DMBQ結構類似。低濃度DMBQ可誘導吸器，濃度為1 μM時誘導效果最佳，到1000 μM時百蕊草根基本不能形成吸器。改進TRIzol法能百蕊草根中提取完整性和純度較高RNA，可滿足RT-PCR和文庫構建等實驗要求。百蕊草不同發育階段的吸器為tester，根為driver構建SSH文庫得到395個重組子。測序獲得276個有效 EST序列，其中230條EST序列與功能已知基因相似性較高，199條序列獲得 GO 注釋。備註釋的EST的分子功能為催化活性、結合活性所占的比例最高，生物過程為代謝過程和細胞過程所占的比例最高，細胞組分分類表明這些基因作用位置在細胞中占比例最高，其次是細胞器和細胞膜。TcPME在吸器寄生階段的相對表達量最高；TcAux/IAA表達在吸器發育早期顯著升高，吸器成熟和寄生階段逐漸降低；TcPrx隨吸器發育相對表達量呈上升趨勢；TcPAL在吸器寄生階段相對表達量較高。用白茅根誘導百蕊草根20d時，TcPME、TcPrx和TcPAL的相對表達量最高；誘導12 d時TcAux/IAA的相對表達量達
