科研進(jìn)展
西北高原生物所在揭示珍稀中藏藥材桃兒七種子休眠機(jī)制方面取得新進(jìn)展
桃兒七［Sinopodophyllum hexandrum?。≧oyle） Ying］俗稱鬼臼，是小檗科（Berberidaceae）桃兒七屬多年生草本植物，其根莖和果實(shí)具有較高的藥用價(jià)值，根莖中鬼臼毒素含量高達(dá)2％－10％，目前已被《中國(guó)珍稀瀕危植物名錄》收錄，為國(guó)家Ⅱ級(jí)瀕危保護(hù)植物。其種子具有較強(qiáng)的休眠特性，自然條件下休眠期長(zhǎng)達(dá)8～10個(gè)月，嚴(yán)重阻礙了桃兒七的規(guī)模化人工繁育。因此解析桃兒七種子休眠機(jī)制和找到破除其休眠并提高萌發(fā)率的技術(shù)方法迫在眉睫。
中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所高原藥用資源生態(tài)保護(hù)與繁育學(xué)科團(tuán)隊(duì)采用轉(zhuǎn)錄組和植物激素靶向代謝組以及冷凍電鏡技術(shù)，揭示了桃兒七種子在冷層積過(guò)程中從休眠向萌發(fā)轉(zhuǎn)變的復(fù)雜分子機(jī)制。在層積過(guò)程中，種胚形態(tài)從球形胚逐漸轉(zhuǎn)變成子葉型胚，種子內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量和代謝過(guò)程中關(guān)鍵酶的活性均發(fā)生了顯著變化。為了表征和監(jiān)測(cè)植物激素的形成和轉(zhuǎn)化過(guò)程，分析了桃兒七種子在五個(gè)層積階段（0 d S0、30 d S1、60 d S2、90 d S3和120 d S4）的提取物，使用UPLC－MS／MS檢測(cè)共鑒定出55種代謝物，隸屬于7大類植物激素。為了探究與種子休眠和萌發(fā)相關(guān)的植物激素的生物合成和轉(zhuǎn)化過(guò)程，進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序共檢測(cè)到65，372個(gè)相關(guān)基因，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行了生物信息學(xué)分析，共找到37種差異表達(dá)的代謝物，通過(guò)WGCNA聯(lián)合分析確定了關(guān)鍵樞紐基因（Cluster－103188.0、Cluster－85301.32等）。
相關(guān)研究成果以Metabolite and Transcriptomic Changes Reveal the Cold Stratification Process in Sinopodophyllum hexandrum Seeds為題，于9月26日在Plants（中國(guó)科學(xué)院生物學(xué)2區(qū)期刊，2023年影響因子／JCR分區(qū)：4.0／Q2）在線發(fā)表。西北高原所2022級(jí)碩士研究生寧蓉春為論文第一作者，徐文華副研究員為通訊作者。該研究得到青海省重點(diǎn)研發(fā)與轉(zhuǎn)化計(jì)劃項(xiàng)目（2023－NK－133）、2022年度青海省“昆侖英才·科技領(lǐng)軍人才”計(jì)劃項(xiàng)目等資助。
論文鏈接：https：／／doi．org／10.3390／plants13192693
不同層積階段種子形態(tài)、胚率和發(fā)芽率變化
不同層積階段加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析
