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体胚发生技术是目前商业上针叶树繁殖潜力最大的方法之一,可以快速生产大量符合人工林需求的高价值幼苗,对树木改良,商业林的建立,提高森林生产力、可持续性和一致性发挥重要作用。尽管很多针叶树种通过体胚发生技术已成功获得再生植株,但依旧存在一些重要的问题待解决。在针叶树中,发现体胚发生过程中存在严重的基因型依赖性和胚性丧失问题,这些问题严重的影响了精英树种的培育和扩繁,限制了该技术商业化发展。因此,分析不同体胚发生能力细胞系在体胚发生过程中的差异及其关键驱动因素的研究,对解析体胚发生表达的分子遗传网络具有至关重要的作用。本研究以红松不同体胚发生能力的细胞系为研究对象,在进行同步化处理后,对不同细胞系的体胚发生能力进行鉴定,并开展形态观察和生理测定,以期筛选出具有体胚发生能力细胞系的形态指标和生化标记。基于此,对高体胚发生能力细胞系（R-EC）、无体胚发生能力细胞系（B-EC）以及丧失体胚发生能力细胞系（L-EC）在体胚发生过程中的形态和生理变化进行探究。然后,对这些具有体胚发生能力差异的细胞系开展转录组学和代谢组学研究,从而全面探究体胚发生能力差异的细胞系在体胚发生过程中涉及的动态转录组谱、基因调控和代谢通路模式,解析决定体细胞全能性表达的关键因子,为揭示植物细胞全能性表达的分子遗传网络奠定基础。主要研究结果如下:（1）成功建立红松胚性愈伤组织悬浮培养体系,将40 mg·m L-1的胚性愈伤组织转移至含有20 m L液体培养基的200 m L烧瓶中,置于100 rpm转速下培养14 d可以获得最大的增殖量（FW=1.96g,DW=0.132g）,同时在液体培养基中增殖的胚性愈伤组织转移至体胚成熟培养基中后具有成熟的能力且体胚产量高于半固体培养基。（2）建立利用高水平原胚团III（PEMIII）和早期体胚（E-SE）数量作为筛选早期高体胚发生细胞系的形态指标,而低水平的淀粉含量、吲哚乙酸（IAA）、脱落酸（ABA）含量和腐胺:精胺（Put:Spm）作为生理标记。同时发现随着胚性愈伤组织长期增殖培养,体胚发生能力逐渐下降,在增殖培养12个月后体胚发生能力完全丧失,在此期间,淀粉含量逐渐下降（降低1.3-2.6倍）,大部分细胞系中的IAA含量呈上升趋势。（3）在增殖培养过程中,R-EC和B-EC之间的鲜重无明显差异,但均显著高于L-EC。R-EC和L-EC中的PEMIII数量无明显差异,均高于B-EC,而R-EC中E-SE数量显著高于L-EC和B-EC。R-EC中的贮藏物质显著高于B-EC和L-EC,其中L-EC中贮藏物质含量最低,在增殖培养后期R-EC中的抗氧化酶活性显著高于B-EC和L-EC,B-EC中的抗氧化酶活性显著高于L-EC,在L-EC还发现相较于R-EC和B-EC,IAA和Put含量显著积累。（4）在R-EC、B-EC和L-EC体胚成熟过程中,R-EC在培养7 d时能够观察到早期体胚存在,7 d之后早期体胚逐渐发育并形成完整体胚,而L-EC和B-EC分别在7 d和14 d时观察到早期体胚,但随着体胚成熟培养时间的延长早期体胚无法进一步向早期体胚后期发育逐渐败育。同时在体胚发育后期,R-EC中ABA含量显著高于B-EC和L-EC,B-EC中淀粉、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（POD）、过氧化氢（H2O2）、三磷酸腺苷（ATP）、Put、IAA水平显著高于R-EC和L-EC,R-EC和L-EC中可溶性蛋白、还原型辅酶Ⅱ（NADPH）显著高于B-EC。（5）在R-EC和L-EC中,鉴定了2566个差异表达基因（DEGs）,其富集于122个KEGG通路中。在R-EC和B-EC中,13768个DEGs,其富集于137个KEGG通路中,在B-EC和L-EC中13900个DEGss,其富集于137个KEGG通路中。R-EC和R-SE中23319个DEGss,其富集于139个KEGG通路中。其中最具有代表性的通路是苯丙烷生物合成、植物激素信号转导、黄酮类生物合成和淀粉和蔗糖代谢等通路。基于此我们发现在苯丙烷合成中注释到过氧化物酶的DEGs最多,植物激素信号转导过程中AUX1和AUX/IAA家族基因在L-EC中显著上调表达,TIR1、ARF和CH3家族基因在R-EC中显著上调表达,大部分ABA和乙烯相关基因在R-SE中高表达。参与淀粉和蔗糖代谢过程中大部分酶在L-EC中显著上调表达。此外,在大部分参与调控SOD的DEGs在L-EC中的表达量高于R-EC和B-EC,而在R-EC体胚成熟培养过程中大部分参与CAT和谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）的DEGs的表达量显著上调,B-EC体胚成熟培养过程中大部分参与调控GPX的DEGs表达量显著增加。（6）在红松体胚发生过程中,共检测到1113种代谢产物,其中R-SE的植物化学特性与其他组织大不相同,在R-SE中观察到黄酮、萜类、木脂素和醌类物质的高度积累。通过转录组学和代谢组学联合分析得出黄酮类生物合成和苯丙烷生物合成途径是影响体胚发生潜力的关键代谢途径,在黄酮生物合成中根皮素、樱桃苷、阿夫儿茶精、柚皮素、表儿茶素、儿茶素、表阿夫儿茶精、查尔酮2’O-葡萄糖苷、二氢杨梅素在R-EC中显著上调,此外在R-SE、B-SE和L-SE中有14种代谢物在R-SE中显著上调,7种代谢物在B-SE中显著上调,无代谢物在L-SE中显著上调表达。而在苯丙烷生物合成中有8种代谢物在R-SE中上调表达,有7种代谢物在B-SE中上调表达,有14种代谢物在L-SE中上调表达。而在R-SE、B-SE和L-SE对比中有1种代谢物在R-SE中表达,有4种代谢物在B-SE中上调表达,有1种代谢物在L-SE中显著上调表达,差异代谢物包括东莨菪碱、咖啡酸、阿魏酸和针叶树素等。总之,本研究通过对比不同体胚发生能力细胞系之间的差异,获得一些高体胚发生能力细胞系的形态和生理标记,同时还发现早期体胚败育、内源生长素含量变化以及氧化还原反应与体胚发生能力丧失具有紧密联系。这些研究结果不仅对深入了解体胚发生过程中调控体胚发生潜力的机理具有重要理论意义,而且对加速生物技术在大规模人工育种中的应用提供理论依据。