甜橙(Citrus sinensis (L.) Osbeck)是蕓香科柑橘屬(Citrus)的主要栽培種。柑橘屬物種被認(rèn)為起源于喜馬拉雅地區(qū)的東南山麓,包括印度東北部、緬甸北部和云南西部。柑橘是人類(lèi)營(yíng)養(yǎng)維生素C的重要來(lái)源,柑橘屬植物的遺傳資源保護(hù)對(duì)植物育種具有重要意義。然而,由于種子的脫水耐受性存在很大的種內(nèi)差異,在種子儲(chǔ)藏上有很大的挑戰(zhàn)。
近日,種子生物學(xué)人才組的陳虹穎副研究員,Hugh W. Pritchard研究員與李唯奇研究員,邱園Anna M.Visscher博士以冰糖橙(Citrus sinensis ‘bingtangcheng ')為研究對(duì)象,在全國(guó)6個(gè)地點(diǎn)采集了成熟的果實(shí),系統(tǒng)比較了同一物種不同生境下種子的脫水耐受性。通過(guò)種子脫水耐受性和氣象資料的相關(guān)性研究后發(fā)現(xiàn):年日照時(shí)數(shù)和12-5月的平均氣溫與種子耐脫水性呈正相關(guān)。轉(zhuǎn)錄分析表明,耐脫水種子和不耐脫水種子在采摘后基因表達(dá)差異顯著,而且這種差異集中在種子后熟階段的基因表達(dá)。例如:熱休克蛋白(HSPs)等與種子后期成熟有關(guān)的主要基因在耐受脫水的種子中表達(dá)量較高。經(jīng)過(guò)干燥處理后,80%的不耐脫水種子的應(yīng)激反應(yīng)基因變化趨勢(shì)向干燥前耐脫水種子相同基因水平進(jìn)行變化。然而,脅迫響應(yīng)基因在不耐脫水種子中表達(dá)的變化并沒(méi)有提高其對(duì)干燥的耐受性。研究結(jié)果表明,‘冰糖橙’種子不同生境導(dǎo)致的脫水耐受性的種內(nèi)差異,是受種子發(fā)育過(guò)程中母體植株環(huán)境(如較高的日照時(shí)數(shù)和季節(jié)溫度)調(diào)控的,并涉及種子后熟相關(guān)基因的高水平表達(dá)。
該項(xiàng)研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(NSFC 31770375)、國(guó)家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查計(jì)劃(2021FY100200)和英國(guó)皇家植物園邱園的資助。該研究工作得到中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫(kù)的大力支持。

Figure 1 冰糖橙種子脫水耐受性與環(huán)境因子之間的關(guān)系

Figure 2 冰糖橙種子晚熟相關(guān)基因及其表達(dá)