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‘杭芍’(Paeonia lactiflora Pall.’Hangshao’),又名‘杭白芍’,是我国传统的药用芍药品种。近年来,许多研究发现,‘杭芍’种子的结实率、含油率及不饱和脂肪酸含量较高,与油用牡丹品种‘凤丹’接近,有望开发为新型油用植物。由于油用芍药的研究目前处于初始阶段,有关‘杭芍’种子发育特点和油脂积累的生理机制研究较少;同时,由于‘杭芍’是以实生繁殖为主,个体间差异较大,有关‘杭芍’不同种源之间的变异特征研究缺乏。鉴于此,本文以保存在扬州大学芍药资源圃的‘杭芍’种质为材料,观测‘杭芍’果荚及种子生长发育的动态特征,建立以农艺性状为指标的油用芍药种质资源评价方法,筛选优良单株;运用RNA-Seq转录组测序挖掘‘杭芍’种子中脂肪酸合成相关基因,探究‘杭芍’种子中油体的理化特征,开展油体蛋白相关基因克隆与表达研究。主要研究结果如下:1、‘杭芍’主枝果荚有3种类型,即3果荚、4果荚和5果荚;3种果荚的总荚质量、单荚质量、总荚平均长度、单荚长度呈现先增加后降低的趋势,最大值出现在花后60 d;3种类型果荚的种子长度、宽度及厚度均呈现先增加后降低趋势,除4果荚种子厚度最大值出现在花后70 d外,其余类型果荚的种子大小指标均出现在花后60d;3种类型果荚的单粒种子质量、单荚种子质量、总荚种子质量亦呈现先增加后降低的趋势,最大值均出现在花后70d;3种类型果荚的种子在发育过程中都有败育现象,种子数量逐渐减少。2、60个‘杭芍’种质的单株种子平均产量为127.9g,出油率为26.78%,多不饱和脂肪酸相对含量为65.44%;不同的种质之间存在较大差异,31个指标的平均变异系数高达38.67%。相关性分析发现,种子产量与植株高度、花朵数呈正相关;产量高的植株主要集中在白色柱头的种质中,而含油量高的植株主要集中在红色柱头的种质中。将60个种质聚类后按照产量可为3类,其中高产型12个、中产型45个、低产型3个。通过主成分分析对31个指标进行降维,共提取到8个主成分,可以代表81.89%的信息,为单株评价体系的简化提供了可能性;根据全距等分法对60个种质的主成分得分进行排序,发现5个综合表现好的种质,即HS54、HS28、HS26、HS22和HS27。3、‘杭芍’种子胚乳属于核型胚乳,在花后45 d完成细胞化进入生长分化阶段;胚的发育迟于胚乳,在花后60 d才可见。组织化学染色表明,胚乳中淀粉粒分布密度先增加后降低,淀粉粒大小先增大后减小;胚乳中蛋白质分布密度先降低后增加再稍降低;胚乳中脂类积累呈现先增加后略降低趋势;这一观察结果与淀粉、蛋白质及粗脂肪测定含量的趋势基本一致。此外,通过GC-MS分析发现,‘杭芍’种子具有5种主要脂肪酸,分别为棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和α-亚麻酸,含量多少依次为α-亚麻酸>亚油酸>油酸>棕榈酸>硬脂酸,5种脂肪酸总含量变化趋势为先增加后降低,最大值出现在花后75 d。4、转录组测序共获得150156条Unigene,平均长度为1030 bp;在NR、NT、GO、KOG、KEGG、SwissProt以及InterPro七大功能数据库中均注释到的Unigenes有15005个;在KEGG数据库中注释到脂类代谢途径的Unigenes有1766个,其中注释到脂肪酸生物合成途径、脂肪酸延长途径以及不饱和脂肪酸合成途径的Unigenes分别有103、74和70个;将‘杭芍’种子3个不同发育时期的转录组进行两两比较后,所获得的上调DEGs分别为2410(30 dvs 60 d)、4210(60 dvs 90 d)和 7385(30dvs 90 d)个,下调 DEGs 分别为 2225(30 d vs 60 d)、8094(60 d vs 90 d)和 10906(30d v3 90d)个;三组共有的DEGs为1480个,其中注释到脂肪酸代谢途径的DEGs有83个,涉及到脂肪酸生物合成的DEGs有12个,脂肪酸延长的DEGs有1个。进一步利用qRT-PCR分析了 9个与‘杭芍’种子脂肪酸合成相关基因BBCP、BC、FabD、FabF、FATB、KCR、FAD2、FAD3和FAD7的表达特性,发现它们在花后45 d表达量最高。5、‘杭芍’种子超薄切片观察发现,油体体积和分布密度随着种子发育进程不断增大;马尔文粒子分析仪显示油体的粒径逐渐增大,花后90 d油体粒径约为花后30 d的8倍;油体Zeta电位值均为负数,其绝对值呈现先增加后降低趋势,最大绝对值出现在花后75 d。成熟种子油体稳定性研究表明,温度的升高对油体结构没有明显影响;pH值为5.0时,油体结构被严重破坏,pH值在7.0-11.0幅度范围内,油体较稳定,但油体体积随着pH值升高而增大;对不同NaCl浓度下油体的稳定性观察发现,油体结构在25mM下受影响较小,之后随着浓度增加,油体结构被破坏,至100 mM时,油体结构几乎全部被破坏。采用RACE技术克隆到‘杭芍’油体膜蛋白基因PlOLE,全长为1110 bp,具有完整的开放阅读框435 bp,共编码144个氨基酸;克隆到‘杭芍’油体钙蛋白基因PlCLO,全长为908 bp,具有完整的开放阅读框720 bp,共编码239个氨基酸。PlOLE和PlCLO在‘杭芍’种子发育的5个时期均能检测到,其表达水平在花后30 d的种子中最低、在花后60 d的种子中最高,而PlOLE基因的表达量均要高于PlCLO基因的表达量。