转录组和降解组测序揭示杉木种子的休眠机制

研究背景

种子休眠，包括初生休眠和次生休眠，不仅是植物应对不利环境的一种适应对策，而且可以阻止作物的成熟种子在收获前萌发，从而有效避免减产。另一方面，打破种子休眠则可以促进种子萌发，从而在作物种植和林业育苗中实现整齐出苗。因此，了解种子的休眠特性及其调控机制，在农林业生产实践中具有极其重要的意义，然而这方面的研究却鲜为人知。

研究结果

本项研究以我国重要经济林树种杉木为研究对象，综合使用透射电子显微技术、转录组测序、降解组测序、 ACGT101-miR分析和高效液相色谱—质谱等多种技术，研究杉木新成熟种子、 12d低温层积处理种子、 35℃储存40d种子休眠释放和诱导过程中，细胞学、基因表达和激素水平等方面的变化，系统阐释了杉木种子的休眠循环过程及其调控机制。光学显微镜和透射电子显微镜显示，种子初生休眠释放期，蛋白体在胚胎细胞中合并，而在次生休眠诱导期间分离。转录组结果分析表明，初生休眠释放期间，负调控GA敏感性的基因显著下调表达；次生休眠诱导期间，正调控ABA生物合成的基因显著上调表达。在种子休眠释放和诱导期间，细胞学和基因表达的可逆变化与ABA/GA平衡有关。此外，初生休眠期间，mRNA降解可以作为关键性的转录后调节器发挥功能。一些miRNA通过调控激素信号关键基因参与种子生理休眠过程。

图 杉木种子生理休眠的调控机制和初生、次生休眠间的差异

参考文献

Cao DC, et al. (2016) Transcriptome and Degradome Sequencing Reveals Dormancy Mechanisms of Cunninghamia lanceolata Seeds. Plant Physiology.DOI:10.1104/pp.16.00384