昆明植物所种质库在种内脱水耐受性变异研究获新进展

　　

　　中国西南野生生物种质资源库目前采用世界上最成熟的种子保存技术，即种子脱水至15％湿度、保藏在-20℃冷库中。但是该技术仍然存在盲点，难以保藏不能耐受脱水和低温的植物种子。根据种子的脱水耐性，种子储藏行为分为三种：正常型种子，中间型种子和顽拗型种子。种子的脱水耐受性是决定种子是否能通过种子库进行长期保存的重要因素。研究发现，不同环境所产生的非正常型种子（如茶，咖啡等种子），其脱水耐受性存在种内差异。然而，究竟是哪些环境因子和分子机制导致了脱水耐受性的差异尚未研究清晰。 

　　甜橙（Citrus sinensis (L.) Osbeck）是芸香科柑橘属（Citrus）的主要栽培种。柑橘属物种被认为起源于喜马拉雅地区的东南山麓，包括印度东北部、缅甸北部和云南西部。柑橘是人类营养维生素C的重要来源，柑橘属植物的遗传资源保护对植物育种具有重要意义。然而，由于种子的脱水耐受性存在很大的种内差异，在种子储藏上有很大的挑战。 

　　近日，种子生物学人才组的陈虹颖副研究员，Hugh W. Pritchard研究员与李唯奇研究员，邱园Anna M.Visscher博士以冰糖橙（Citrus sinensis ' bingtangcheng '）为研究对象，在全国6个地点采集了成熟的果实，系统比较了同一物种不同生境下种子的脱水耐受性。通过种子脱水耐受性和气象资料的相关性研究后发现：年日照时数和12-5月的平均气温与种子耐脱水性呈正相关。转录分析表明，耐脱水种子和不耐脱水种子在采摘后基因表达差异显著，而且这种差异集中在种子后熟阶段的基因表达。例如：热休克蛋白（HSPs）等与种子后期成熟有关的主要基因在耐受脱水的种子中表达量较高。经过干燥处理后，80%的不耐脱水种子的应激反应基因变化趋势向干燥前耐脱水种子相同基因水平进行变化。然而，胁迫响应基因在不耐脱水种子中表达的变化并没有提高其对干燥的耐受性。研究结果表明，‘冰糖橙’种子不同生境导致的脱水耐受性的种内差异，是受种子发育过程中母体植株环境（如较高的日照时数和季节温度）调控的，并涉及种子后熟相关基因的高水平表达。 

　　该项研究工作得到了国家自然科学基金（NSFC 31770375）、国家科技基础资源调查计划（2021FY100200）和英国皇家植物园丘园的资助。该研究工作得到中国科学院昆明植物研究所中国西南野生生物种质资源库的大力支持。 

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Figure 1 冰糖橙种子脱水耐受性与环境因子之间的关系 

  

Figure 2 冰糖橙种子晚熟相关基因及其表达 

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