昆明植物所在滇重楼根茎休眠打破和多芽形成机理研究中取得进展

　　赤霉素（Gibberellic acid）是公认的打破种子休眠的激素，但是其在根茎休眠中的作用是有争议的。赤霉素可以打破马铃薯、剑兰、大蒜和郁金香的休眠。然而，其他研究表明其作用是在细胞分裂素打破休眠后促进茎段伸长。近日，中国科学院昆明植物研究所李唯奇团队，利用前期建立的滇重楼组织培养体系，研究了植物激素对滇重楼地上部分发生的调控作用，并在解剖与转录调控方面讨论了多芽植株的发生过程。结果显示：滇重楼根茎的休眠和萌发由赤霉素/脱落酸的比例决定。外源添加赤霉素可以打破休眠，促进根茎萌发。这一机制与种子的休眠和萌发调控机制类似。赤霉素不仅能打破根茎休眠，而且能激活分生组织形成多个顶芽（图1和图2）。在离体条件下，20 mg/L GA3处理的根茎平均顶芽数达到7.2/每根茎。GA3诱导的多芽是顶芽的重复从头发生（de novo organogensis），这些芽是由本时代的分生组织分化，本应该在下一个生长季萌发的（图3）。內源激素含量分析显示，GA3的施用并不会或只能轻微地改变內源生长素、细胞分裂素和脱落酸的浓度，但根茎中GA3和GA1的含量显著增加（图4）。在转录调控水平上，单芽和多芽根茎中共享了较少的表达差异基因，并表现出不同的激素相关基因的表达模式（图5）。本研究对理解地下芽植物（geophytes）的休眠和萌发调控机制，生态适应性具有重要意义。本研究也为地下芽植物的离体培养途径提供了新思路。上述研究成果以“Gibberellin A3 induces polyaerial shoot formation and increases the propagation rate in Paris polyphylla rhizomes”为题，在线发表在农业工程领域杂志Industrial Crops and Products上，博士研究生王沐兰为该论文的第一作者，李唯奇研究员和种子生物学研究组林亮博士为共同通讯作者。 

　　该项研究工作得到国家自然科学基金（31770375），云南省应用基础研究项目(2017AB001、2017FB057), 中国西南野生生物种质资源库“交叉合作团队”开放研究项目，云南地方学院联合基金(2018FH001-029)，云南省重点研发计划(2019ZF011-2) 项目的资助。

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