香果树种子萌发的光照需求及其转录组响应分析

摘要

为探究中国特有濒危植物香果树（Emmenopterys henryi）种子萌发所需光照时间及不同光照时间下种子形态性状与萌发率间相关性，以香果树种子为研究材料，比较0、1、2(8 h/1st day+4 h/2nd day)、2、4、6、8 d光照处理下种子萌发率差异，观察并分析种子形态与萌发时间相关性。同时，利用高通量测序技术对经避光（2 d）与基础光照（种子萌发率≥50%所需的最短光照时间，2 d）处理的香果树种子进行转录组测序与分析。结果显示：光照处理条件下，供试种子萌发率随光照时间延长而提高，8 d光照处理种子培养至10 d萌发率为98.89%；种子形态特征与萌发时间相关性分析结果显示，种仁长、种仁长宽比与萌发时间呈显著负相关（P<0.05）。避光（2 d）与基础光照（2 d）处理的种子转录组响应及其生物信息学解析共发现4 657个显著差异表达基因（DEGs），上调表达的基因为2 950个，下调表达的基因为1 707个。鉴定出的185个转录因子中，光照处理组HSF家族成员全部表达下调，蛋白质代谢相关GO term被显著富集。DEGs在二萜生物合成（ko00904）、半胱氨酸与甲硫氨酸代谢（ko00270）和植物-病原菌互作（ko04626）等与胚发育、种苗抗逆性相关的KEGG通路上显著富集（P-adjust<0.05）。综上，香果树种子中种仁较大者萌发更早，光照2 d可满足香果树种子萌发的基本需求。该研究为揭示香果树野外种群结构异常的形成机制及推动野外种群复壮提供理论依据。

关键词

香果树 / 种子 / 光照 / 萌发 / 转录组