文献解读-农业-第二十九期|《β-淀粉酶和磷脂酸参与板栗种子萌发》

关键词：农业；基因测序；变异检测；

文献简介

• 标题（英文）：Beta-amylase and phosphatidic acid involved in recalcitrant seed germination of Chinese chestnut
• 标题（中文）：β-淀粉酶和磷脂酸参与板栗种子萌发
• 发表期刊：frontiers in Plant Science
• 作者单位：北京林业大学
• 发表年份：2022
• 文章地址：https://doi.org/10.3389/fpls.2022.828270

图1 文献简介

板栗（Castanea mollissima）是一种种子坚硬的物种，是坚果和森林生态系统的重要组成。坚硬种子在自然生境中的发芽率较低，在干燥和低温条件下下降。栽培板栗种子的发芽率明显高于野生种子。

为探究板栗栽培种子萌发率较高的原因，研究者通过基因组比对检测，检测出板栗野生和栽培板栗基因组间113,524个结构变异（SVs）。在60份板栗种质中对这些SV进行基因分型，发现板栗驯化过程中的等位基因频率变化，一些SV是控制种子萌发的重叠基因。转录组分析显示，在强选择的种子基因中，脱落酸合成基因下调，β-淀粉酶合成基因上调。另一方面，激素和酶活性测定表明栽培种子中内源性ABA水平降低，β-淀粉酶活性增加。这些结果揭示了栽培种子的发芽率较高。此外，磷脂酸合成基因在野生板栗种子萌发期高表达，可能在顽固种子萌发中发挥作用。这些发现为野生种子萌发的调控，促进自然再生和演替提供了新的见解。

测序流程

在基因组分析部分，研究者使用Sentieon软件进行变异检测。

图2 Sentieon的作用

图3 野生板栗与栽培板栗之间的强基因选择

图4 板栗萌发相关的淀粉酶基因

Sentieon软件团队拥有丰富的软件开发及算法优化工程经验，致力于解决生物数据分析中的速度与准确度瓶颈，为来自于分子诊断、药物研发、临床医疗、人群队列、动植物等多个领域的合作伙伴提供高效精准的软件解决方案，共同推动基因技术的发展。 截至2023年3月份，Sentieon已经在全球范围内为1300+用户提供服务，被世界一级影响因子刊物如NEJM、Cell、Nature等广泛引用，引用次数超过700篇。此外，Sentieon连续数年摘得了Precision FDA、Dream Challenges等多个权威评比的桂冠，在业内获得广泛认可。

文献讨论

图5 文献讨论

种子萌发对植物发育和育种计划至关重要。这一过程受环境条件和遗传结构的影响，植物在萌发过程中需要大量能量，如淀粉、蛋白质和脂质。中国板栗的淀粉质坚果干重为46∼64%，这些顽拗性种子的萌发特性在栽培和野生树木之间存在差异。一般来说，种子无法耐受干燥和冷藏，因为它们在储存过程中会迅速失去萌发能力和活力，而野生种子具有强烈的休眠能力和低萌发率。

总结

综上所述，栽培板栗种子的发芽率受到自然选择和人工选择等多种因素的影响。最后，该研究提出了板栗种子萌发调控机制的可能工作模型。这些发现将有助于提高坚硬种子的发芽率，并为其他坚硬种子萌发提供见解。