《老鴉瓣芽莖發育特徵及形成機制研究》是朱再標為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：老鴉瓣芽莖發育特徵及形成機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：朱再標
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
老鴉瓣為百合科鬱金香屬藥用植物，其乾燥鱗莖是治療多種腫瘤的常用藥，目前供需矛盾突出。芽莖為其主要無性繁殖器官，同時結構特殊，類似於根狀莖但無明顯節與節間，其上亦無不定根。目前對老鴉瓣芽莖形態發育及特徵研究尚屬空白，揭示其形成機制對於探索其在物種進化和生態適應等方面的作用及快速繁育具有重要意義。本項目以老鴉瓣特殊結構芽莖為研究對象，在前期工作的基礎上，運用結構植物學、植物生理學、蛋白質組學、生物信息學等多學科的綜合手段，通過水分梯度處理誘導芽莖形成，探索其形態解剖特徵，分析其形成前後的內源激素和營養物質水平及功能酶活性的變化，並對芽莖形成前後的差異蛋白進行質譜鑑定、功能預測和分類，以期闡明其發育特徵，探索其形成的生理生化及分子機理。其研究結果將為深入研究芽莖的生長調控及老鴉瓣規模化生產奠定堅實基礎，同時為百合科其他植物類似結構的研究提供參考。
結題摘要
經過三年的實驗分析，已基本按照計畫完成所定的內容，取得了以下主要研究成果：（1）項目通過形態解剖、石蠟切片等方法，發現老鴉瓣芽莖發生在靠近鱗莖盤側面的莖基部。芽莖發生部位的內部分生細胞不斷進行垂周分裂和平周分裂，逐步發育形成突起生長錐，同時芽原基生長，內部細胞也發生了大量的分裂，引起了芽莖的發生。芽莖形成後期芽原基繼續生長成芽，生長錐同時生長，分化成多個原基，引起芽莖的伸長。（2）研究了芽莖形成過程中的生理生化變化，發現在眾多酶作用下引起的可溶性糖、蔗糖、還原糖、果糖和澱粉積累，連同高含量的IAA及低比值ABA/IAA，共同作用於芽莖的發生。（3）利用轉錄組測序技術對老鴉瓣芽莖形成的三個發育階段進行轉錄組分析，測序共獲得原始數據15.49 Gb，通過拼接獲得了74,006條Unignes。從這些序列中共篩選到2,484個SSR標記。經轉錄組和RT-PCR技術分析，芽莖形成過程中編碼糖合成和糖代謝相關酶的基因表達驗證了糖合成及糖代謝過程中相關酶活性的變化，調控細胞生長的基因在芽莖發生過程中表達量顯著提高，參與細胞生長。與生長素極性運輸的基因表達顯著變化，參與芽莖的生長。（4）在老鴉瓣所有miRNAs的reads中，共鑑定出了88個保守miRNAs，同時有70個unique sequences被預測為新的miRNAs。miR165、miR396、miR1886.2、miR2094、miR397等可能在調控老鴉瓣芽莖發育過程中發揮著重要作用。zma-miR396g-5p、osa-miR2094-5p、ptc-miR7839的靶基因參與碳水化合物運輸與代謝。（5）通過對芽莖三個發育期蛋白質組進行雙向電泳分離，發現了36個蛋白質表達量發生明顯變化的蛋白質點，其中33個得到了質譜驗證。結果表明28%差異蛋白與能量代謝有關，6%與植物防禦有關，33%與蛋白質加工有關，8%參與核酸過程有關，其餘8%為未知蛋白。上述研究結果有助於更好地對基因功能進行探索，為進一步開展老鴉瓣的遺傳和分子研究提供了有效資源。同時為深入研究芽莖的生長調控及老鴉瓣規模化生產奠定堅實基礎，也為百合科其他植物類似結構的研究提供參考。
