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基于转录组分析的茶树自交不亲和相关基因挖掘OA

Identification of Self-incompatibility Related Genes in Tea Based on Transcriptomic Analysis

中文摘要英文摘要

茶树具有显著的自交不亲和性,严重制约其遗传育种与种子生产.试验以茶树品种'金萱'和'保靖黄金茶1 号'为材料,通过细胞学观察和转录组分析,系统研究了茶树自交不亲和性关键障碍时期及分子机制.利用荧光显微技术观察发现,自交不亲和反应关键时期为授粉后48 h,此时自交花粉管在花柱中的伸长速度显著慢于异交花粉管,且无法有效进入子房并在胚珠中完成受精.转录组分析共鉴定出545 个差异表达基因,KEGG富集分析显示这些基因显著富集于"植物激素信号转导""MAPK信号通路"以及"角质、木栓质和蜡质生物合成"通路.进一步研究发现,自交授粉后花柱中多个信号通路相关基因表达显著上调,包括钙离子结合蛋白、生长素合成相关基因以及细胞壁合成酶类等.这些基因可能通过调控花粉管生长抑制和细胞识别反应参与自交不亲和过程.该研究从细胞和分子水平揭示了茶树自交不亲和性关键障碍时期及分子调控网络,筛选获得的关键基因为解析茶树自交不亲和机制提供了重要候选基因,为今后通过分子手段改良茶树生殖特性奠定了理论基础.

Tea plants(Camellia sinensis)exhibit significant self-incompatibility(SI),which severely hinders its genetic breeding and seed production.In this study,using tea cultivars'Jinxuan'and'Baojing Huangjincha 1#'as materials,the key barrier stage and molecular mechanism of tea plant self-incompatibility were systematically investigated through cytological observation and transcriptome analysis.Fluorescence microscopy observations revealed that the critical period of the self-incompatibility response occurs at 48 hours after pollination.At this time,the elongation rate of self-pollen tubes in the style was significantly slower than that of cross-pollen tubes,and they cannot effectively enter the ovary to complete fertilization in the ovules.Transcriptome analysis identified a total of 545 differentially expressed genes(DEGs).KEGG enrichment analysis showed that these genes are significantly enriched in pathways such as"Plant hormone signal transduction","MAPK signaling pathway",and"Cutin,suberine and wax biosynthesis".Further studies indicated that the expression of multiple signal pathway-related genes in the style was significantly upregulated after self-pollination,including calcium-binding proteins,auxin synthesis-related genes,and cell wall synthase enzymes.These genes may be involved in the self-incompatibility process by regulating pollen tube growth inhibition and cell recognition responses.This study reveals the key barrier stage and molecular regulatory network of tea plant self-incompatibility at the cellular and molecular levels.The key genes screened provide important candidates for deciphering the mechanism of tea plant self-incompatibility and lay a theoretical foundation for improving the reproductive characteristics of tea plants through molecular approaches in the future.

陈宇宏;饶佳怡;阳虹;谢念祠;于晶;段继华;雷雨;彭明安;李赛君

湖南省农业科学院 茶叶研究所,湖南 长沙 410125||国家中小叶茶树种质资源圃(长沙),湖南 长沙 410125||岳麓山实验室,湖南 长沙 410128||湖南省茶树品种与种苗工程技术研究中心,湖南 长沙 410125湖南省农业科学院 茶叶研究所,湖南 长沙 410125湖南省农业科学院 茶叶研究所,湖南 长沙 410125湖南省农业科学院 茶叶研究所,湖南 长沙 410125||国家中小叶茶树种质资源圃(长沙),湖南 长沙 410125||岳麓山实验室,湖南 长沙 410128||湖南省茶树品种与种苗工程技术研究中心,湖南 长沙 410125湖南省农业科学院 茶叶研究所,湖南 长沙 410125||国家中小叶茶树种质资源圃(长沙),湖南 长沙 410125||岳麓山实验室,湖南 长沙 410128||湖南省茶树品种与种苗工程技术研究中心,湖南 长沙 410125湖南省农业科学院 茶叶研究所,湖南 长沙 410125||国家中小叶茶树种质资源圃(长沙),湖南 长沙 410125||岳麓山实验室,湖南 长沙 410128||湖南省茶树品种与种苗工程技术研究中心,湖南 长沙 410125湖南省农业科学院 茶叶研究所,湖南 长沙 410125||国家中小叶茶树种质资源圃(长沙),湖南 长沙 410125||岳麓山实验室,湖南 长沙 410128||湖南省茶树品种与种苗工程技术研究中心,湖南 长沙 410125吉首市农业农村局,湖南 吉首 416001湖南省农业科学院 茶叶研究所,湖南 长沙 410125||国家中小叶茶树种质资源圃(长沙),湖南 长沙 410125||岳麓山实验室,湖南 长沙 410128||湖南省茶树品种与种苗工程技术研究中心,湖南 长沙 410125

农业科技

茶树自交不亲和花粉管生长转录组分析

Camellia sinensisSelf-incompatibilityPollen tube growthTranscriptome analysis

《茶叶通讯》 2026 (1)

33-40,8

湖南省农业科技创新项目(2024CX81)

10.20178/j.cnki.ISSN1009-525X.2026.01.004

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