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中國科學(xué)院昆明植物研究所
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科研進展

昆明植物所在殼斗科胚性細胞超低溫保存和種子幼苗適應(yīng)性策略方面取得重要研究進展

文章來源:種質(zhì)庫  |  發(fā)布時間:2025-03-19  |  作者:種子生物學(xué)組  |  瀏覽次數(shù):  |  【打印】 【關(guān)閉

 

中國科學(xué)院昆明植物研究所種子生物學(xué)研究團隊與云南大學(xué)聯(lián)合攻關(guān),在殼斗科植物超低溫保存和低溫萌發(fā)研究方面取得兩項重大突破:全球首次建立板栗胚性細胞超低溫保存技術(shù)體系,并破譯高山櫟極端環(huán)境生存密碼。相關(guān)成果發(fā)表于國際知名期刊CryobiologyForests。

1.?板栗胚性細胞的超低溫保存

研究人員首次通過對板栗未成熟的種子進行離體誘導(dǎo),建立板栗胚性細胞超低溫保存和體胚再生體系。胚性細胞表現(xiàn)出較高的低溫耐受性,實現(xiàn)了100%的再生率。此外,實時熒光定量PCR檢測揭示:超低溫保存后的胚性細胞中,與增殖相關(guān)的基因(CmWUS3)顯著下降,與分化相關(guān)的基因(CmGRF2、?CmLEC1、CmFUS3CmAGL15)顯著升高。這暗示超低溫對細胞分化可能具有正向調(diào)控功能。這項研究發(fā)表于Cryobiology期刊。

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2.?長穗高山櫟的低溫萌發(fā)與幼苗定居的適應(yīng)性策略

研究團隊同時破譯了長穗高山櫟的生存密碼。通過對種子萌發(fā)和幼苗定居的影響因素(溫度、水勢、昆蟲損傷)的系統(tǒng)分析,發(fā)現(xiàn)這種能在5℃萌發(fā)的硬葉櫟樹展現(xiàn)出五大生存絕技:1)多胚和非頂端胚胎定位:每個種子內(nèi)存在多胚和非頂端定位的胚胎,確保即使在捕食后仍有一些胚胎能夠存活用于萌發(fā);2低溫下萌發(fā):這種適應(yīng)性通過抑制昆蟲寄生和微生物感染導(dǎo)致的種子死亡率,為種子帶來了生態(tài)優(yōu)勢;3)萌發(fā)速度快:快速萌發(fā)和子葉柄的快速伸長使幼苗能夠迅速穿透凋落物和土壤層,從而減少其對生物和非生物脅迫的暴露;4)營養(yǎng)物質(zhì)快速轉(zhuǎn)移:萌發(fā)初期,營養(yǎng)物質(zhì)從子葉快速轉(zhuǎn)移到主根,支持幼苗在低溫、脫水和捕食條件下的生存。5)胚軸生長受到溫度調(diào)節(jié):胚軸生長在低溫下受到抑制,而在較高溫度下受到刺激,從而保護出土的幼苗免受寒冷和凍害。相關(guān)成果已在Forests發(fā)表。

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板栗的超低溫保存技術(shù),為目前不能保存的瀕危植物和經(jīng)濟樹種提供了長期安全有效保存的有力工具;長穗高山櫟的研究為理解植物如何在惡劣環(huán)境中生存提供了新的視角。這些成果不僅有助于保護生物多樣性,也為生物技術(shù)的應(yīng)用開辟了廣闊前景。隨著全球氣候變化和生物多樣性喪失的加劇,這些研究的重要性愈發(fā)凸顯。

1?PVS2處理不同時間恢復(fù)培養(yǎng)1個月后,板栗胚性細胞再生情況。

2?昆蟲損傷水平對長穗高山櫟幼苗定居百分比(a)和幼苗生長(b-h)的影響。


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