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银杏(Ginkgo biloba L.)是第四纪冰川后银杏科中唯一存活至今的孑遗树种,被称为历史遗产和植物界的“活化石”。银杏是我国特有的经济树种,古树数量多,分布广泛。银杏从幼龄到千年生古树存在普遍的“茎生枝”(复干)现象,且国内银杏古树大部分为无性系多代同株,复干丛生。“多代同株”现象是银杏达到生长极限或为抵御不良环境产生的维持生命系统的重要繁殖更新策略,是银杏经历灾难后仍能保存至今的关键。通过对银杏复干发育的研究,可进一步了解复干的发生机理,为揭示银杏古树长寿奥秘奠定理论基础,同时为在实践生产中合理适当的利用复干进行繁殖等工作提供理论指导。目前在银杏复干方面的研究多集中在地理分布、复干存在意义、复干代替母干过程及复干利用等方面,缺乏对复干发生机理方面的研究。本研究通过生长指标测定及解剖观察,了解银杏复干的生长特性及其发端的解剖结构;通过植物生理学的研究,测定两个不同发育时期复干和同株侧枝的内源激素含量指标,明确复干形成的生理机制及其与正常侧枝的区别;最后,选用两个不同发育时期的银杏复干和同株树干上相同位置未发育复干的部位作对照,利用第二代高通量测序和生物信息学分析方法,探讨调控银杏复干发育的分子机理。主要结果如下:(1)银杏复干在自然状态下单株复干数、复干发生率、复干高和基径在不同年龄下差异显著,且随年龄增大而增大。平茬、移栽及平茬移栽3种处理均能促进银杏复干的发生,其中平茬起主要作用,对复干高和基径增加效果明显。(2)银杏复干发端解剖观察发现,银杏复干起源于主干根茎交界处的茎皮层中的潜伏芽。复干的发育过程分为4个时期:复干芽休眠期、分化期、输导组织形成期、萌芽期,休眠芽受到一定的内外环境刺激即可萌发。(3)银杏复干发育过程中的内源激素测定结果分析发现,在复干萌芽和伸长生长时期,复干中各激素含量均高于侧枝,且萌芽期ZA和GA3含量显著高于侧枝,打破隐芽休眠,促进复干萌发。伸长生长时期较萌芽期GA3显著下降,IAA和ZA含量显著高于萌芽期。两时期复干和侧枝(IAA+ZA+GA3)/ABA比值均大于1,且复干该比值极大于侧枝,IAA/ZA比值极小于侧枝。复干在伸长生长时期(IAA+ZA+GA3)/ABA比值较萌芽时期降低,生长趋势减缓,而侧枝该比值略有升高。(4)通过将银杏复干两个发育时期和正常部位未发生复干处对比进行转录组测序,共得到平均44,340,111条Clean Reads,平均占原始序列数的97.56%。各样本的cDNA文库与银杏参考基因组比对率均在88%以上。经差异基因筛选,在萌芽期复干和对照对比组中共获得74条差异基因,复干的萌芽期和伸长生长期对比组中获得104条差异基因,伸长生长期复干和对照对比组中获得2151条差异基因。GO功能注释发现差异基因主要参与生物学过程中的代谢过程(metabolic process)、细胞进程(cellular process)、膜部分(membrane part)、催化活性(catalytic)和蛋白结合(binding)等过程。结合内源激素测定进一步分析差异基因KEGG富集发现,差异基因被注释到植物激素信号转导(Plant hormone signal transduction)、苯丙烷类生物合成(Phenylpropanoid biosynthesis)、苯丙氨酸代谢(Phenylalanine metabolism)、糖酵解(Glycolysis/Gluconeogenesis)等多个与复干发育相关的途径,其中在植物激素信号转导通路中富集到差异基因42条。这些通路中显著富集的基因对复干休眠芽的抑制及后期复干的发育具有重要的调控作用。其中IAA和GA3相关的关键基因的表达,促进激素的合成,使受体基因上调表达,致使复干萌发。