中國沙棘雌雄花芽轉錄組分析

摘要：[目的]篩選中國沙棘雌雄花發育相關的基因，探究其雌雄異株性別分化的分子機制。[方法]石蠟切片觀察中國沙棘花芽發育過程。選擇花蕾分化期和生殖細胞發育期的雌雄花芽進行轉錄組測序，分析差異表達基因，GO和KEGG富集分析篩選雌雄花發育相關的通路和基因。并采用RT-qPCR驗證測序分析結果。[結果]切片觀察確認中國沙棘開花前一年7月底8月初為花蕾分化期，當年4月初為生殖細胞發育期。花芽轉錄組測序共組裝得到78 199個Unigenes；花蕾分化期和生殖細胞發育期分別有1 528和4 932個基因在雌雄花芽之間差異表達。差異表達基因顯著富集到了糖代謝、次生物質代謝相關通路，涉及生長索、脫落酸、赤霉素和茉莉酸等植物激素通路。篩選出許多其他植物中鑒定出的雌雄花分化和發育相關的基因，例如TM6、MADS3、MADS9、AS2、CRC、SPL8、SPL9、CPK17、RALF1、PPME1、CDC2、PRK3、PRK6等。[結論]糖代謝、次生物質代謝和激素相關通路對中國沙棘雌雄花分化和發育具有重要的作用。

關鍵詞：中國沙棘；轉錄組；雌雄異株，花芽分化；差異表達基因

中圖分類號：Q941+.2 文獻標識碼：A 文章編號：1001-1498（2025）01-0095-11

雌雄異株雖然只占被子植物總數的5％～6％，但已經獨立進化了上千次。植物性別分化是一個復雜的過程，涉及多種調控途徑，主要由性別決定基因作為上游主調節器、激素信號傳導等中間途徑、MADS-box等花發育基因相關的下游途徑共同調控。目前通過轉錄組鑒定性別分化相關的基因和通路仍然是研究植物雌雄分化的重要方法之一。田天等通過三葉木通（Akebia trifoliata （Thunb.）Koidz.）雌雄花芽的轉錄組測序，推測激素以及MADS-box家族基因調控三葉木通雌雄花芽分化。Masuda等通過六倍體柿子（hexaploid Diospyros kaki Thunb）雌雄花的轉錄組測序，發現了調控六倍體柿子性別分化的新途徑。

沙棘（Hippophae thamnoides L.）屬于胡頹子科（Eleagnaceae）沙棘屬（Hippophae），雌雄異株植物，是重要的生態經濟物種。沙棘共包括9個亞種，中國沙棘（H.thamnoides subsp，sinensis Rousi）是沙棘中分布面積最大、數量最多的亞種，也是我周開發和利用最多的類群。目前對中國沙棘雌雄分化的研究仍然很少。周武等利用轉錄組分析找到一些在中國沙棘雌雄葉片中差異表達的基因，但很難判斷這些基因是否和中國沙棘性別分化有關。

中國沙棘的花屬于II型單性花，花分生組織只形成雌蕊或雄蕊原基，不經歷兩性階段，因此花蕾分化期是中國沙棘雌雄花性別分化的關鍵時期。根據李曉燕等對花發育過程的觀察，中國沙棘開花前一年7月中旬至8月初是花蕾分化期，第二年4月是生殖細胞發育期。在此基礎上，本研究進一步通過切片的觀察驗證其發育階段，選取中國沙棘花蕾期以及生殖細胞發育期的花芽進行轉錄組測序。沙棘是XY性別決定系統，已發表的基因組都是雌性基因組，為避免Y染色體特異基因無法檢測，本研究通過從頭組裝轉錄本篩選中國沙棘雌雄花分化和發育相關的基因。該研究可為揭示中國沙棘的性別決定機制提供參考，也為中國沙棘的分子育種提供基礎資料。