《無芒隱子草閉花授粉機制研究》是依託蘭州大學，由張吉宇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：無芒隱子草閉花授粉機制研究
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：張吉宇
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國90% 的草地已不同程度退化，充分利用能適應當地環境的的鄉土草資源（如旱生性無芒隱子草），是改良退化草地、改善生態環境的有效之途。我們的前期研究發現，無芒隱子草同時存在閉花授粉（CL）和開花授粉（CH），CL小穗的種子產量約占總產量的82%，但造成這種差異的機制尚未闡明。本項目擬進一步研究CL和CH小穗、花器官的形態學、細胞學基礎；首次以CL家族植物無芒隱子草整合基因組DNA測序、RNA轉錄組和Small RNA測序研究其CL的分子動態，驗證10個以上CL相關cDNA和Small RNA的生物學功能以及CL與抗旱基因的關聯性；從而揭示無芒隱子草CL和CH繁殖分配，CL的細胞和分子機理。為無芒隱子草新品種的種子生產和推廣利用提供技術支撐，也為被子植物CL機制奠定理論基礎。
結題摘要
研究發現無芒隱子草具有閉花授粉(CL)和開花授粉(CH)小花及由此產生的種子差異是其適應荒漠逆境的重要策略。無芒隱子草莖桿不同部位產生的種子產量和質量存在顯著差異(P＜ 0.05)；不同部位小花在花器構造、形態和不同發育階段均存在差異；顯微觀察表明，CL和CH漿片、花粉粒外觀及表面紋飾均存在差異。通過Illumina、PacBio和Hi-C測序及組裝得到異源四倍體無芒隱子草高質量的染色體水平基因組，大小為543Mb，共54383個蛋白編碼基因。整合全基因組DNA、mRNA和miRNA對CL和CH花器官進行分析，共鑑定出5類miRNA及71個可能調控花發育的基因，並在全基因組水平鑑定出63個ABCDE模型基因和87個bZIP轉錄因子，其中兩個FD基因(屬於bZIP家族)可能同時調控無芒隱子草的抗旱和閉花特性。miR172的靶基因AP2可抑制開花整合調控基因AP1的表達，從而調控植株的開花；而AP2主要通過抑制FT-FD途徑影響AP1的表達。無芒隱子草miR172和其靶基因AP2分別超表達水稻後，引起了轉基因植株花器官發育變異。研究結果豐富了被子植物閉花授粉的形態和分子基礎，為無芒隱子草新品種的種子生產和推廣利用提供技術支撐。
