无芒隐子草闭花授粉的形态特征及其转录组表达研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:qinlinjie8
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无芒隐子草(Cleistogenes songorica)同时存在开花授粉(chasmogamy,CH)和闭花授粉(cleistogamy,CL)两种授粉类型,是一种多年生的旱生草本植物,它具有饲用价值高、抗旱性和耐寒性强的优点,可作为优良的草坪草和生态草。迄今关于无芒隐子草闭花授粉形态学和转录组方面的信息仍十分有限,严重限制了无芒隐子草的遗传选育和种子生产。本研究以无芒隐子草两种授粉类型的花器为研究对象,通过使用形态解剖学、冷冻切片、扫描电镜和转录组测序等技术手段,对无芒隐子草花的不同发育阶段、花构造、浆片、花粉形态和花相关基因进行了较为系统的研究。主要结果如下:(1)根据显微结构特征将CH花发育划分为5个阶段:花原基、白色花药、绿色花药、黄色花药和紫色花药(开花期阶段),而CL花包括花原基和白色花药的不同发育阶段。CH和CL花均由1个外稃、1个内稃、2个浆片、3个雄蕊和2个羽毛状柱头等组成;CH花花药长度是CL花的4.4倍,而花丝长度表现为CH明显小于CL花。CH第一浆片和第二浆片的厚度分别是CL第一浆片和第二浆片厚度的1.58和2.25倍。CH和CL花粉均为单粒花粉且具有单萌发孔,CH的花粉粒形状是扁圆形,极轴长为(18.33±1.82)μm,赤道轴长为(16.67±2.02)μm,花粉表面光滑;而CL花粉粒是椭圆形,极轴长为(28.26±1.31)μm,赤道轴长为(17.56±1.3)μm,花粉表面纹饰为粒状。(2)对CH和CL花进行转录组测序,共组装得到69,331个unigenes。其中仅在CSCH、CSCL中表达的unigenes分别为15,782和12,892个,通过筛选获得18,336个DEGs。鉴定得到801个花相关基因,注释到GO中的有589个unigenes。其中,432个unigenes和花发育相关,114个unigenes和光周期相关,43个unigenes和花形态建成相关。选择9个同源性较高的CL相关基因,以qRT-PCR验证RNA-Seq结果的可靠性。结果显示CL1597.Contig1_A11、CL1597.Contig2_A11、CL1597.Contig3_A11、CL9616.Contig2_A11、CL9616.Contig3_A11以及Unigene6273_A11在花中均表现为CL上调表达,Unigene10198_A11和CL1597.Contig4_A11在花中为CL下调表达。
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