油桐生物學(xué)研究進(jìn)展

張慶偉，溫智婷，羅克明

（西南大學(xué) a.生命科學(xué)學(xué)院；b.三峽庫(kù)區(qū)資源與環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室； c.重慶市資源植物保護(hù)與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400715）

油桐Vernicia fordii為大戟科油桐屬落葉喬木，原產(chǎn)我國(guó)，種植范圍比較廣，在我國(guó)已有上千年的栽培歷史[1]。油桐種子富含油脂，稱為桐油，是植物油中最優(yōu)質(zhì)的干性油，具有干燥快、附著力強(qiáng)、比重輕、富光澤、耐酸、耐堿、耐高溫、抗凍裂、防水、防腐、絕緣、抗輻射、抗?jié)B透等優(yōu)良特性，被廣泛用作兵器、車船、電子、電器、建筑、裝飾、機(jī)械、漁具等的環(huán)保型涂料[1-2]。隨著人們環(huán)境意識(shí)和健康意識(shí)的增強(qiáng)，環(huán)保型油漆已成為油漆產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)；而桐油作為制造環(huán)保型油漆最適宜的原料，其需求量正日益增長(zhǎng)；與之相對(duì)應(yīng)，油桐產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將極大地帶動(dòng)我國(guó)貧困地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)于精準(zhǔn)扶貧具有重要的戰(zhàn)略意義[2]。此外，桐油與柴油有著相似的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，是制造生物柴油的一種優(yōu)質(zhì)原料。油桐作為生物質(zhì)能源樹(shù)種有望成為緩解我國(guó)能源短缺問(wèn)題的重要生物質(zhì)能源樹(shù)種之一[3]。因此，油桐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的受重視程度日益增長(zhǎng)，油桐的生物學(xué)研究也逐漸增多，并已取得了很多重要的進(jìn)展。本文將總結(jié)油桐的組學(xué)研究、光合生理、油脂形成機(jī)理和組培快繁等方面的研究進(jìn)展，討論目前研究中存在的問(wèn)題，并對(duì)未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行展望。

1 花的發(fā)育與性別決定

油桐為雌雄同株異花植物，較低的雌雄花比例是其產(chǎn)量較低的主要原因，探究其花性別決定的機(jī)制，對(duì)于培育高雌花比例的油桐品種至關(guān)重要。Mao 等[4]利用形態(tài)學(xué)與比較轉(zhuǎn)錄組方法研究了油桐性別決定的分子機(jī)制，他們發(fā)現(xiàn)油桐花發(fā)育可以分為12 個(gè)時(shí)期，在第7 個(gè)時(shí)期，雌花和雄花開(kāi)始出現(xiàn)形態(tài)上的分化。雄花一直是單性的，而雌花則具有兩性特征，其雄蕊僅發(fā)育至造孢母細(xì)胞時(shí)期，之后便發(fā)生細(xì)胞死亡。雌花和雄花比較轉(zhuǎn)錄組結(jié)果表明，雌花的二態(tài)性受到茉莉酸、一些重要的轉(zhuǎn)錄因子以及與花分生組織活性相關(guān)基因的影響。后續(xù)的蛋白質(zhì)組研究[5]鑒定出2 個(gè)雄花中特異表達(dá)的蛋白和10 個(gè)雌花中特異表達(dá)的蛋白，后者包括抗壞血酸過(guò)氧化物酶、天冬氨酸蛋白酶、親環(huán)蛋白等，都與雄蕊的敗育和雌蕊群的形成有關(guān)系，作者認(rèn)為他們可作為潛在的油桐花性別分化的分子標(biāo)記。Liu 等[6]通過(guò)形態(tài)學(xué)和細(xì)胞學(xué)觀察、內(nèi)源激素測(cè)定和RNA-seq 等方法探討了油桐雌花發(fā)育的分子機(jī)制。形態(tài)學(xué)觀察表明，雌花雄蕊的凋謝屬于細(xì)胞程序化死亡（PCD），是在小孢子母細(xì)胞時(shí)期絨氈層退化的結(jié)果。通過(guò)RNA-seq 鑒定出279 個(gè)差異化表達(dá)基因，這些基因與苯丙烷生物合成、苯丙氨酸代謝、類黃酮合成、淀粉和蔗糖代謝以及植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)。基因表達(dá)分析證實(shí)17 個(gè)與花粉和花藥發(fā)育相關(guān)基因以及37 個(gè)PCD 相關(guān)基因都參與到這個(gè)過(guò)程中。對(duì)植物激素水平進(jìn)行分析表明水楊酸的積累觸發(fā)了PCD，并且抑制了雌花雄蕊的發(fā)育。

2 光合作用和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)

光合作用是油桐種子油脂合成的基礎(chǔ)，決定了油桐的產(chǎn)量和品質(zhì)。石凱等[7]分析了4 種光照條件（100%、75%、50%和20%光強(qiáng)度）對(duì)油桐幼苗生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)光照強(qiáng)度的降低將導(dǎo)致油桐的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、最大光化學(xué)效率、表現(xiàn)光合電子傳遞速率及蒸騰速率的降低。不同農(nóng)林作物的間作同樣會(huì)對(duì)光合作用產(chǎn)生影響，油桐幼林套種大豆的研究[8]表明，套種大豆降低了油桐幼苗的光飽和點(diǎn)、光補(bǔ)償點(diǎn)和CO2補(bǔ)償點(diǎn)，說(shuō)明套種大豆雖然降低了油桐幼苗的光合能力，但有利于提高油桐幼苗對(duì)弱光的利用能力，且有助于光合產(chǎn)物的積累。

礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)植物的光合作用具有直接的影響，補(bǔ)充礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)對(duì)于油桐生長(zhǎng)發(fā)育具有重要作用。李澤等[9]利用營(yíng)養(yǎng)液砂培試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低鎂濃度（Mg2+＜2 mmol·L-1）顯著抑制了油桐的生長(zhǎng)，葉綠素含量、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶活性、凈光合速率、水分利用效率、最大光化學(xué)效率等參數(shù)顯著降低。這些指標(biāo)會(huì)隨著鎂離子濃度的增高而增高；當(dāng)鎂離子濃度為2 ～4 mmol·L-1時(shí)，最有利于油桐幼苗正常生長(zhǎng)。與此類似，劉凱 等[10]也發(fā)現(xiàn)低鎂濃度顯著降低了2 種油桐葉片最大凈光合速率等光合參數(shù)，增加了游離脯氨酸的含量。此外，根外追肥能夠提高油桐幼苗的光合能力，從而增加了生物量的積累，如葉片噴施尿素和KH2PO4能夠顯著提高油桐幼苗葉片的凈光合速率等光合參數(shù)，葉面噴施尿素的作用比KH2PO4的作用更明顯[11]。在基因研究層面，Zhou 等[12]克隆得到了1 個(gè)油桐中編碼磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因（Pht1;1），并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)與表達(dá)模式分析，發(fā)現(xiàn)該基因在成熟葉柄中表達(dá)量最高，種子中也有較高表達(dá)；故推測(cè)Pht1;1可能具有多種磷元素?cái)z取和轉(zhuǎn)運(yùn)功能。

3 生物與非生物脅迫

與常見(jiàn)農(nóng)作物相比，我國(guó)經(jīng)濟(jì)林往往種植在環(huán)境惡劣、缺少管理的地區(qū)，因此經(jīng)濟(jì)林時(shí)常面臨干旱低溫等問(wèn)題。探究油桐對(duì)于干旱等逆境脅迫的反應(yīng)，對(duì)于培育具有更強(qiáng)適應(yīng)性的油桐品種具有重要意義。張帆航等[13]選取1年生油桐幼苗為試驗(yàn)材料，研究了低溫（8 ℃）和高溫（38 ℃）對(duì)油桐幼苗生長(zhǎng)及生理特性的影響。結(jié)果表明低溫和高溫均可導(dǎo)致油桐幼苗生長(zhǎng)減緩，葉綠素含量下降，抗氧化酶（如過(guò)氧化物酶）活性升高，以及可溶性糖和丙二醛含量上升。葉片噴施油菜素內(nèi)酯可以減輕溫度脅迫對(duì)油桐葉片的抑制程度，增強(qiáng)油桐葉片的生理功能，如提高葉片內(nèi)各種抗氧化酶活性，降低丙二醛含量等，進(jìn)而增加油桐幼苗的抗熱性和抗寒性。此外，長(zhǎng)期低溫不僅顯著降低油桐樹(shù)幼苗的光合效率，還影響植物葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的形成，破壞了葉綠體的完整性和功能；而將油菜素內(nèi)酯外用在油桐樹(shù)幼苗上，可以通過(guò)維持葉片結(jié)構(gòu)、形態(tài)、功能的穩(wěn)定，減輕凍害造成的傷害，從而提高桐樹(shù)的光合潛力[14]。干旱也是對(duì)油桐生長(zhǎng)產(chǎn)生影響的因素之一，Li 等[15]研究發(fā)現(xiàn)干旱處理12 d（土壤含水量由27.3%降至9.5%）導(dǎo)致油桐幼苗相對(duì)葉綠素含量降低，1,5-二磷酸核酮糖羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性降低，光合速率和光系統(tǒng)II 的光化學(xué)效率降低；外源施用CaCl2能夠提高油桐幼苗的干旱耐受性，其中5 mmol·L-1比2 mmol·L-1和10 mmol·L-1的CaCl2更為有效。不同的水分供應(yīng)量同樣會(huì)對(duì)油桐的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響[16]：輕度干旱脅迫（70%土壤最大持水量）對(duì)三年桐和千年桐幼苗的生長(zhǎng)無(wú)明顯影響；中度干旱（50%土壤最大持水量）及重度干旱（35%土壤最大持水量）使2 種油桐的生長(zhǎng)量、凈光合速率和最大光化學(xué)效率等指標(biāo)顯著下降。不同之處在于：中度干旱脅迫下，油桐幼苗凈光合速率的降低是由氣孔因素及光合機(jī)構(gòu)活性降低共同引起的；而重度干旱脅迫下，凈光合速率降低主要是由光合機(jī)構(gòu)活性降低引起的。該研究還發(fā)現(xiàn)三年桐的光合機(jī)構(gòu)活性及光合效率高于千年桐，對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)性要強(qiáng)過(guò)千年桐[16]。在基因研究上，劉美蘭等[17]克隆了油桐乙醛脫氫酶基因ALDH2B4和ALDH2B7，發(fā) 現(xiàn)ALDH2B4在 嫩葉的表達(dá)量最高，而ALDH2B7在花瓣的表達(dá)量最高，2 個(gè)基因表達(dá)都受高鹽、干旱和脫落酸調(diào)控，它們可能在油桐逆境脅迫應(yīng)答和脫落酸信號(hào)途徑中發(fā)揮作用。

過(guò)量農(nóng)藥的使用同樣會(huì)造成脅迫，萬(wàn)盼等[18-19]分析了2 種農(nóng)藥百草枯和氰戊·樂(lè)果對(duì)油桐幼苗葉綠素?zé)晒馓匦约吧L(zhǎng)的影響。結(jié)果表明：高濃度百草枯（≥1/200）和氰戊·樂(lè)果（≥1/500）能夠顯著降低油桐幼苗葉綠素含量和光合速率，表現(xiàn)為油桐幼苗的光系統(tǒng)Ⅱ最大光化學(xué)效率、光化學(xué)猝滅系數(shù)和電子傳遞速率均顯著低于對(duì)照，從而抑制油桐幼苗株高、地徑和單株生物量的生長(zhǎng)，降低油桐幼苗根冠比，進(jìn)而導(dǎo)致根系吸收面積減少，影響幼苗后期的生長(zhǎng)。在商品規(guī)定施用濃度下，百草枯（1/400）和氰戊·樂(lè)果（1/1 000）的施用對(duì)油桐幼苗光合速率和生長(zhǎng)影響均較小。

油桐容易受到尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporumf.sp.Fordiis，F(xiàn)of-1）的毀滅性傷害，木油桐Vernicia montana則具有較強(qiáng)的抗性。Zhang 等[20]在Fof-1侵染油桐根部過(guò)程中的不同階段進(jìn)行了對(duì)比轉(zhuǎn)錄組分析，分別在油桐和木油桐中發(fā)現(xiàn)了434 和192個(gè)差異性表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子；通過(guò)共表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)含有B3 結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子（VmB3-01），可能在油桐對(duì)Fof-1 的抗性中發(fā)揮著重要作用。

4 油桐基因組研究

Li 等[21]報(bào)道了油桐葉綠體基因組，其序列長(zhǎng)度為161 528 bp，含有1 對(duì)反向重復(fù)序列（IRs），被1 個(gè)小的單拷貝（SSC）和1 個(gè)大的單拷貝（LSC）所分割開(kāi)，包含114 個(gè)基因，編碼81 個(gè)蛋白質(zhì)、4 個(gè)rRNA 和29 個(gè)tRNA。與麻風(fēng)樹(shù)葉綠體基因相比，油桐葉綠體基因組具有85 個(gè)單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)和82 個(gè)插入或缺失突變。Cui 等[22]對(duì)油桐進(jìn)行了高質(zhì)量基因組測(cè)序，產(chǎn)生了176 Gb 基因組序列數(shù)據(jù)，組裝后的基因組大小為1 176 320 kb（scaffold N50 ＞474 kb），預(yù)測(cè)其包含47 000 個(gè)蛋白編碼基因?；蚪M和轉(zhuǎn)錄組分析顯示，油桐基因組包含與脂肪酸去飽和化和共軛化、?；庉嬕约案视腿サ暮铣上嚓P(guān)的基因。種子轉(zhuǎn)錄組分析揭示了脂肪酸合成基因特殊的表達(dá)模式，即脂肪酸β-氧化和甘油三酯合成在種子發(fā)育的中期協(xié)同發(fā)生，這2 個(gè)途徑在時(shí)間上的精確控制可能對(duì)于α-桐酸的積累至關(guān)重要。這些結(jié)果對(duì)于通過(guò)遺傳改良以提升油桐種子油脂含量具有重要作用。此外，Zhang 等[23]還報(bào)道了另外1 個(gè)染色體尺度的油桐基因組，其大小為1.12 Gb，包含28 422 個(gè)預(yù)測(cè)基因和超過(guò)73%的重復(fù)序列。同時(shí)基于基因組和RNA-seq 的數(shù)據(jù)，鑒定出了88 個(gè)核酸結(jié)合位點(diǎn)編碼抗性基因（nucleotide-binding site-encoding resistance genes），其中17 個(gè)基因有助于油桐在感染萎病菌后短期內(nèi)抗性的發(fā)揮。在該基因組中一共有651 個(gè)油脂相關(guān)基因被鑒定出來(lái)，其中88 個(gè)基因可能直接參與桐油的合成。另外該研究發(fā)現(xiàn)，油桐基因組中磷酸烯醇丙酮酸羧激酶基因數(shù)量較少，并且一些轉(zhuǎn)錄因子與油脂合成的基因之間存在協(xié)同效應(yīng)，這些都可能是種子種油脂含量較高的重要原因。值得注意的是，Zhang 等[23]還在油桐基因組測(cè)序的基礎(chǔ)上采用了不同生長(zhǎng)階段的17個(gè)組織樣本建立了油桐全基因表達(dá)的eFP browser （http://bar.utoronto.ca/efp_tung_tree/cgi-bin/efpWeb.cgi），這項(xiàng)工作為油桐基因功能的深入研究提供了重要基礎(chǔ)。

5 分子標(biāo)記與遺傳多樣性分析

分子標(biāo)記對(duì)于現(xiàn)代植物育種具有重要的作用，而油桐為多年生喬木，其基因組龐大，一般采用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、種間擴(kuò)增、全基因組關(guān)聯(lián)性分析等方法開(kāi)發(fā)其分子標(biāo)記。Zhang 等[24]對(duì)來(lái)自中國(guó)5個(gè)省的41 份油桐種子進(jìn)行脂類分析，并通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序鑒定出818 058 個(gè)非重復(fù)序列基因，發(fā)現(xiàn)其中5 404 個(gè)具有SSR 標(biāo)記位點(diǎn)，對(duì)其中98 個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行分析，開(kāi)發(fā)了15 個(gè)多態(tài)基因SSR 標(biāo)記，這些標(biāo)記相關(guān)基因中的10 個(gè)基因能夠編碼功能蛋白，而且部分基因與種子油脂含量高度相關(guān)。該研究有助于了解油桐的遺傳多樣性和進(jìn)行遺傳作圖。Zhang 等[25]曾在油桐基因組測(cè)序未完成之前，利用木薯基因組序列開(kāi)發(fā)適用于油桐的SSR 標(biāo)記，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在木薯的225 個(gè)SSR 標(biāo)記種的104 個(gè)適用于油桐。此外，ISSR 標(biāo)記被用于分析2 個(gè)地理種群（恩施與遂寧）之間的遺傳變異和分化，結(jié)果表明這2 個(gè)地區(qū)的油桐種質(zhì)存在中等程度的遺傳多樣性，原因可能是空間上的隔離和歷史上長(zhǎng)期的地方性繁育[26]。吳攀[27]對(duì)含油率不同的油桐樹(shù)的種子進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析，鑒定到分布于 15 340 個(gè)注釋基因上的70 315 個(gè)SNP 位點(diǎn)，并對(duì)含有SNP 位點(diǎn)的基因進(jìn)行GO 分類和KEGG 富集分析，發(fā)現(xiàn)1 096 個(gè)SNP 位點(diǎn)匹配到與油脂合成相關(guān)的GO 分類的基因上，1 231 個(gè)SNP 位點(diǎn)位于脂肪酸合成相關(guān)KEGG 通路中，這些SNP 位點(diǎn)有望進(jìn)一步開(kāi)發(fā)為功能分子標(biāo)記。除此之外，對(duì)于篩選到的21 個(gè)可能影響油桐種子含油率和脂肪酸組分的候選SNP 位點(diǎn)，通過(guò)候選基因位點(diǎn)與油桐種子含油率等表型性狀之間的關(guān)聯(lián)分析獲得5 個(gè)顯著關(guān)聯(lián)的位點(diǎn)，其中3 個(gè)分別在VfPDAT2、VfLPAAT1和VfPDH-α3的5’-UTR 區(qū)域，說(shuō)明這些SNP 變異位點(diǎn)很可能在調(diào)控水平影響油脂積累[27]。

6 油脂合成的分子機(jī)制

桐油中含有80%左右的桐酸，桐酸是具有3 個(gè)共軛雙鍵特異脂肪酸，其化學(xué)性質(zhì)活潑，是優(yōu)質(zhì)、多用途的工業(yè)原料。長(zhǎng)期以來(lái)，油桐中油脂合成途徑一直是關(guān)注的焦點(diǎn)，從20 世紀(jì)90年代至今，研究人員開(kāi)展了大量的桐油合成機(jī)理研究，其中Shockey 等[28]鑒定出2 個(gè)甘油二脂酰基轉(zhuǎn) 移 酶（diacylglycerol acyltransferases，DGAT）DGAT1和DGAT2，通過(guò)酵母異源表達(dá)證明這2 個(gè)基因參與桐油的合成。此外，Dyer 等[29]發(fā)現(xiàn)2 個(gè)油酸去飽和酶FAD2 和FADX 在發(fā)育的種子中特異性地表達(dá)，酵母異源表達(dá)試驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)AD2能夠?qū)⒂退徂D(zhuǎn)化為亞油酸，而FADX 能夠?qū)営退徂D(zhuǎn)化為桐酸。這些重要的研究都為揭示桐油合成機(jī)理奠定了重要的基礎(chǔ)。近年來(lái)，越來(lái)越多的組學(xué)研究技術(shù)也被應(yīng)用到對(duì)于油桐油脂合成機(jī)制的研究當(dāng)中，通過(guò)對(duì)油桐基因組的分析，Zhang 等[23]發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)重要的參與油脂合成的新基因，其中包括2 個(gè)FAD3基因，其負(fù)責(zé)Δ15 亞油酸的去飽和，在種子發(fā)育的早期高度表達(dá)；除此之外，進(jìn)化樹(shù)研究表明，F(xiàn)AD2和FADX基因被分在2 個(gè)分化枝上，這可能來(lái)源于雙子葉植物祖先的基因組加倍事件。Galli 等[30]通過(guò)對(duì)成熟油桐種子進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，重點(diǎn)關(guān)注脂質(zhì)代謝途徑基因的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基因BCCP，F(xiàn)AD2，F(xiàn)AD3，F(xiàn)ADX，F(xiàn)AD9，DGAT2和OleoI在種子發(fā)育后期高度表達(dá)，與油脂積累正向相關(guān)。同樣通過(guò)比較轉(zhuǎn)錄組方法，Zhang 等[31]采用RNA-seq 技術(shù)對(duì)高含油率油桐樹(shù)和低含油率油桐樹(shù)不同發(fā)育時(shí)期的種子進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析，結(jié)果表明，高含油率的原因在于與糖酵解、脂肪酸合成以及三酰甘油酯組裝相關(guān)基因在油料積累的后期仍高度表達(dá)；基因PII、LEC1和LEC1-LIKE應(yīng)該對(duì)于高含油率的產(chǎn)生具有重要作用。除了轉(zhuǎn)錄組分析，蛋白質(zhì)組分析也被用于研究油桐油脂合成過(guò)程，Zhan 等[32]發(fā)現(xiàn)油桐種子油脂的積累胚乳細(xì)胞內(nèi)油體的體積和數(shù)量正相關(guān)，并開(kāi)展了蛋白質(zhì)組分析，鑒定出了76 個(gè)蛋白，這些蛋白多數(shù)與能量代謝、脂肪酸代謝以及對(duì)抗病菌有關(guān)。此外，Chen 等[33]鑒定并比較了油桐和大戟科其他物種的tRNAs，86 個(gè)差異表達(dá)的tRNAderived RNA 片段（tRFs）被鑒定出來(lái)與脂類合成有關(guān)，其中11 個(gè)已被研究證明受到17 個(gè)tRFs 的調(diào)控。這些都有助于認(rèn)識(shí)油脂合成的遺傳機(jī)制。

除去組學(xué)研究之外，對(duì)油桐特定基因的研究工作也取得了一定的進(jìn)展。油桐油脂積累在油體中被低分子親水的油體蛋白（OLE）所包裹，Cao等[34]對(duì)22 個(gè)樹(shù)種（如桐樹(shù)、茶樹(shù)、蓖麻等）的OLE 進(jìn)行分類并開(kāi)展全基因組分析，鑒定保守序列基序和氨基酸殘基、預(yù)測(cè)OLE 的二維和三維結(jié)構(gòu)。李捷宇等[35]克隆了油桐長(zhǎng)鏈脂酰輔酶A 合成酶基因（Long-chain acyl coenzyme A synthetase，LACS）家族的2 個(gè)成員LACS4和LACS8基因，并檢測(cè)了不同組織部位和種子不同發(fā)育時(shí)期各基因的表達(dá)水平，其中LACS8基因在發(fā)育種子中的表達(dá)模式與之相一致，推測(cè)該基因可能與種子發(fā)育過(guò)程中的油脂積累相關(guān)。Long 等[36]克隆了β-酮脂酰-ACP 合成酶基因（β-ketoacyl-acp synthase gene，KAS），并進(jìn)行了表達(dá)模式與組織特異性分析；結(jié)果顯示油桐樹(shù)中有不同的時(shí)空表達(dá)模式，與成熟組織相比，KAS-Ⅱ在幼嫩組織中的表達(dá)水平明顯降低，而在幼莖和幼葉中，KAS-Ⅲ的表達(dá)水平最高。劉美蘭等[37]克隆了FATB1基因，并對(duì)該基因的表達(dá)模式和表達(dá)部位進(jìn)行了研究分析，結(jié)果顯示FATB1是1 個(gè)位于葉綠體中且含有多個(gè)催化功能結(jié)構(gòu)的蛋白，表達(dá)模式與油脂積累相同，因此它可能與油脂合成有著密切的關(guān)系。楊丹等[38]研究了桐酸合成酶基因FADX在油桐種子發(fā)育過(guò)程中的表達(dá)特征，結(jié)果顯示FADX在油桐果實(shí)發(fā)育早期處于低表達(dá)狀態(tài)，從果實(shí)發(fā)育中期開(kāi)始大量表達(dá)，這與油桐桐酸含量在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中的變化規(guī)律一致。Yang 等[39]克隆到7 個(gè)油桐NF-YB家族轉(zhuǎn)錄因子基因，發(fā)現(xiàn)NF-YB1、5和11主要在種仁中表達(dá)，推測(cè)其有可能參與到種子發(fā)育或脂肪酸合成。

7 組織培養(yǎng)

目前油桐繁殖方法是通過(guò)有性生殖獲得種子、再播種育苗，實(shí)生后代植株參差不齊，植株間產(chǎn)量品質(zhì)差異極大，從而顯著影響到油桐品種產(chǎn)量潛力的發(fā)揮與桐油品質(zhì)的穩(wěn)定性。優(yōu)異基因型的優(yōu)良性狀不能通過(guò)有性繁殖穩(wěn)定地傳遞給后代，克服此問(wèn)題的有效途徑就是無(wú)性繁殖。植物組織培養(yǎng)作為一種高效的無(wú)性繁殖方式，相關(guān)技術(shù)在油桐中同樣得到重視。早在2009年，張姍姍等[40]就通過(guò)無(wú)菌苗莖段誘導(dǎo)產(chǎn)生不定芽，進(jìn)而生根的方式建立了油桐的組培快繁體系。之后，李澤等[41]以“葡萄桐”種胚為試材建立了油桐種胚成苗的組培體系。譚曉風(fēng)等[42]以油桐無(wú)菌苗葉片為外植體，篩選獲得了愈傷組織誘導(dǎo)、不定芽分化、增殖及后續(xù)生根的最適宜培養(yǎng)基。近年來(lái)，林青等[43]以油桐無(wú)菌苗葉柄為外植體直接誘導(dǎo)不定芽實(shí)現(xiàn)植株再生；而穆燕等[44]以油桐無(wú)菌苗下胚軸為外植體，通過(guò)直接器官發(fā)生（誘導(dǎo)不定芽）途徑建立了簡(jiǎn)單的、可重復(fù)的油桐離體再生體系。谷戰(zhàn)英等[45]以油桐成熟葉片和組培苗幼葉為材料，通過(guò)酶解法成功分離得到油桐葉肉細(xì)胞的原生質(zhì)體，并以獲得的原生質(zhì)體為受體系統(tǒng)，建立了PEG 介導(dǎo)的油桐原生質(zhì)體基因轉(zhuǎn)化方法，對(duì)于通過(guò)細(xì)胞融合和基因工程手段進(jìn)行油桐種質(zhì)創(chuàng)新具有重要的意義。

8 總結(jié)與展望

油桐在我國(guó)有上千年的栽培歷史，我國(guó)的桐油生產(chǎn)曾經(jīng)在世界上具有重要影響力。面對(duì)新的發(fā)展機(jī)遇（環(huán)保型材料和生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)等），重新挖掘和利用油桐資源，發(fā)揮其在材料工業(yè)、國(guó)防工業(yè)、生物質(zhì)能源等領(lǐng)域的重要作用，推進(jìn)油桐產(chǎn)業(yè)的快速和規(guī)模化發(fā)展，是當(dāng)前油桐相關(guān)科技工作者的重大而艱巨的任務(wù)[1]。近5年來(lái)油桐相關(guān)的生物學(xué)研究得到了全面的開(kāi)展，并取得了一系列的重要成果，主要包括油桐基因組測(cè)序的完成、油桐花發(fā)育和性別決定的研究、相關(guān)植物組織培養(yǎng)技術(shù)的建立以及油桐特殊油脂產(chǎn)物——桐油合成的關(guān)鍵基因發(fā)掘等。但目前的研究仍然存在一些尚未解決的重要問(wèn)題，具體如下：

1）雖然油桐基因組測(cè)序已完成，但對(duì)于其深入挖掘和利用的工作有待進(jìn)一步進(jìn)行。例如開(kāi)展比較基因組學(xué)的研究和開(kāi)展基于桐油合成的全基因組關(guān)聯(lián)研究等。

2）目前一批與油桐響應(yīng)環(huán)境變化、參與特殊油脂合成的基因已被初步發(fā)掘，但對(duì)于這些基因功能的認(rèn)識(shí)都缺乏有力的遺傳學(xué)證據(jù)。其主要原因在于缺少相應(yīng)的轉(zhuǎn)基因和基因編輯研究，因此未來(lái)應(yīng)該注重轉(zhuǎn)基因及基因編輯相關(guān)的研究。

3）目前我國(guó)油桐林多數(shù)處于山區(qū)地帶，時(shí)常面臨干旱、營(yíng)養(yǎng)缺乏和光照不足等逆境，開(kāi)展油桐響應(yīng)與適應(yīng)逆境以及養(yǎng)分吸收利用等方面的研究是進(jìn)行油桐品種改良的重要前提。而目前多數(shù)研究所采用的材料為溫室環(huán)境下的盆栽幼苗，這并不能完全反映成年樹(shù)木在真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境中的情況，更不能反映實(shí)地環(huán)境對(duì)于桐油產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。因此應(yīng)該加強(qiáng)實(shí)地成年油桐的研究，以更好地為生產(chǎn)和育種提供理論基礎(chǔ)。

4）目前油桐林栽植中的種苗來(lái)源主要是種子播種，但油桐實(shí)生后代植株參差不齊，植株間產(chǎn)量品質(zhì)差異極大，油桐品種產(chǎn)量與桐油品質(zhì)都受到顯著影響。在目前油桐組培快繁技術(shù)較為成熟的情況下，應(yīng)加速油桐的組培快繁技術(shù)的推廣應(yīng)用，以解決油桐單株產(chǎn)量和桐油品質(zhì)不穩(wěn)定的問(wèn)題。