近日，园林学院研科研团队在《BMC Genomics》 (二区，IF=4.547)上发表题为“Transcriptome sequencing and gene expression analysis revealed early ovule abortion of Paeonia ludlowii”论文。文章首次系统地研究了大花黄牡丹胚珠的败育机制，对该物种分子育种和遗传改良提供前期理论参考，对其保护、高效培育和育种研究具有重要意义。
大花黄牡丹（Paeonia ludlowii (Stern & G. Taylor) D.Y. Hong）属芍药科芍药属牡丹组，是我国特有的国家重点保护植物。其株形高大，花黄色（图1），观赏、育种、药用和经济价值高。大花黄牡丹在野外仅依靠种子繁殖，种子败育是制约其野生种群扩大制约因素之一（图2），但迄今对其败育机制知之甚少。论文在形态学观察基础上，采用高通量测序技术进行转录组测序，挖掘与胚珠/种子发育及败育相关基因。
图1：大花黄牡丹（西藏，野生居群）
图2：大花黄牡丹不同时期的种子形态
大花黄牡丹自然授粉15天后，外部形态差异显著的种子其超微结构也存在明显差异。正常胚珠中胚乳游离核结构完整，可清晰分辨出核仁、染色质结构，游离核周围分布大量细胞质，细胞壁外有大量分泌物，多数线粒体沿细胞壁分布；而在同期的败育胚珠中，胚乳游离核及细胞质均已退化，仅残存一些痕迹，质膜皱缩，细胞壁较正常胚珠薄，染色更深，细胞壁外几乎观察不到分泌物，部分细胞核内染色质趋于边缘化，表现出程序性死亡（PCD）的特征，推测大花黄牡丹胚珠提前启动了PCD，而过早的PCD可能是导致其早期胚珠败育的原因之一（图3）。
图3：自然授粉15天后正常胚珠和败育胚珠结构
前期观察发现花后9天时败育种子胚囊的内部就已出现细胞退化，结合超微结构观察，选择了花后9、10、11、12、13、15和17天的胚珠样品进行转录组测序，分别命名为Pl_1（花后9 d的混合样品）、Pl_2（花后10 d的混合样品）、Pl_3（花后11 d的混合样品）、Pl_4（花后12 d的混合样品）、Pl_5N（花后13 d的正常胚珠）、Pl_5A（花后13 d的败育胚珠）、Pl_6N（花后15 d的正常胚珠）、Pl_6A（花后15 d的败育胚珠）、Pl_7N（花后17 d的正常胚珠）和Pl_7A（花后17 d的败育胚珠）。
转录组测序共鉴定到114350条Unigenes，22703条DEGs。比较了不同途径中不同阶段DEGs的表达量变化，包括碳水化合物代谢、植物激素信号转导、PCD、胚珠发育和胚珠败育等途径，筛选得到15个胚珠/种子发育及败育相关调控基因。
江南的注册网址为第一完成单位，陈庭巧博士（现为贵州师范大学地理与环境科学学院教师）为论文第一作者，园林学院博士研究生孙悦为共同第一作者，园林学院袁涛教授为论文通讯作者。研究得到国家林业和草原局行业标准项目“牡丹综合体”（2018-LY-054）和江南的注册网址特色产业发展指导基金（2019XKJS0324）的支持。
