貴州石楠和黑果石楠種子萌發(fā)過程中內(nèi)含物及轉(zhuǎn)錄組研究

中圖分類號：S718.43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-1498（2025）03-0093-10

貴州石楠（PhotiniabodinieriH.Lév.）喜光，喜溫，耐旱，適應(yīng)性強(qiáng)。其樹型優(yōu)美，木材堅硬，結(jié)構(gòu)細(xì)膩，可用作家具制作，其葉片也可做藥用，果實球形黃紅色[1]。黑果石楠（Photiniaatropurpurea P.L.Chiu exZ.H.Chen etX.F.Jin），曾被認(rèn)定為貴州石楠變種，但黑果石楠初時葉片兩面脈上無毛；被絲托及萼片外面無毛；花瓣內(nèi)面基部有絨毛；花柱下部3/4合生；果實黑色，因此被認(rèn)定為石楠屬新種。其樹干通直，是優(yōu)良的綠化樹種；材質(zhì)堅硬，密度高，可用作家具制作，果實可用于釀酒[2]

種子萌發(fā)離不開種子內(nèi)部能量供給，同時也會受到相關(guān)內(nèi)源激素和酶的調(diào)控[3]。種子萌發(fā)過程是激素之間相互作用。脫落酸（ABA）抑制種子萌發(fā)，赤霉素（ GA₃ ）解除種子休眠[4]。二者間相互作用影響種子發(fā)育[5。種子萌發(fā)過程中， GA₃ 起主導(dǎo)作用，它通過削弱種皮、弱化胚乳從而促進(jìn)種子萌發(fā)。種子的萌發(fā)是一個耗能過程，這個環(huán)節(jié)涉及到營養(yǎng)物質(zhì)的分解以及能量的釋放。淀粉作為重要的能源物質(zhì)，經(jīng)淀粉酶水解后為種胚生長提供能量?？扇苄蕴呛康慕档蜆?biāo)志著種子已經(jīng)處于活躍狀態(tài)，開始消耗葡萄糖促進(jìn)種子萌發(fā)；在這個過程中，貯藏蛋白質(zhì)也降解，為胚生長提供所需的營養(yǎng)物質(zhì)。種子萌發(fā)前，需大量吸水，萌發(fā)過程從胚突出種皮至子葉出現(xiàn)。石楠種子對萌發(fā)溫度要求不高，萌發(fā)溫度在 15～25°C ，最適溫度為 20°C [8]。轉(zhuǎn)錄組學(xué)（transcriptomics）屬于功能基因組學(xué)的研究范疇，可從整體水平上研究基因功能和結(jié)構(gòu)，解釋不同轉(zhuǎn)錄組樣本中基因表達(dá)水平的變化，挖掘特定生物學(xué)過程中的分子機(jī)理[9]

近年來，貴州石楠和黑果石楠的研究主要集中在傳統(tǒng)育種、抗寒性、木材力學(xué)特性等方面，尚未見二者種子萌發(fā)過程中內(nèi)含物變化以及轉(zhuǎn)錄代謝組學(xué)研究報道。本研究以貴州石楠、黑果石楠兩種種子為試驗材料，測定種子不同萌發(fā)階段的營養(yǎng)物質(zhì)和內(nèi)源激素含量，采用RNA-Seq高通量測序技術(shù)進(jìn)行比較轉(zhuǎn)錄組分析，系統(tǒng)研究對比萌發(fā)過程中貴兩種石楠種子內(nèi)含物的動態(tài)變化以及轉(zhuǎn)錄組分析，探索兩種石楠種子的萌發(fā)過程中涉及的發(fā)育機(jī)制，以期為適應(yīng)不同生長環(huán)境的新種質(zhì)開發(fā)提供理論基礎(chǔ)，提高兩種石楠屬植物的種植效率和經(jīng)濟(jì)價值

材料與方法

1.1 試驗材料

貴州石楠和黑果石楠的種子于2023年11月中旬采自平輿縣（ 32^°44^′～33^°10^′N ， 114^°24^′ ～114^°55^′E^′ ，平輿縣位于河南省駐馬店市，溫帶季風(fēng)氣候。將成熟后的石楠果陰干、碾碎，取出新鮮飽滿的種子，均勻混勻后放入自封袋中，置于4°C 冰箱內(nèi)避光貯存、備用。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1種子生活力測定2024年6月從冰箱中取出種子，選取形態(tài)飽滿、大小均一的未萌發(fā)種子50粒，用TTC染色法測種子生活力，將種子在25°C 培養(yǎng)箱中浸泡 8h ，使種子充分吸漲，再沿

種胚橫向切開，一半煮沸后作為對照，與另一半一起用 0.1% TTC溶液在 25°C 培養(yǎng)箱中浸泡 2h 后觀察結(jié)果，試驗重復(fù)3次。

1.2.2種子萌發(fā)實驗各選取貴州石楠和黑果石楠種子，用清水清洗3遍，過濾雜質(zhì)和漂浮種子，用組培瓶浸泡種子3d（放置組培室內(nèi)，每天換1次水）。浸泡后各選取100粒大小均一、形態(tài)飽滿的種子放入育苗盆中（蛭石）萌發(fā)（重復(fù)3次），觀察記錄萌發(fā)情況。組培室內(nèi)溫度 25°C ，濕度 70% ，連續(xù)一周觀測不到出苗情況則停止觀測。1.2.3種子內(nèi)含物測定各選取貴州石楠和黑果石楠大小均一、形態(tài)飽滿的供試種子，用清水洗3遍，去除雜質(zhì)和漂浮種子，浸泡3d后將種子放入育苗盆中萌發(fā)，隨機(jī)選取4個階段（A1：0d干種子、A2： 1～5d 胚根生長階段、A3： 6～10 d胚根伸長階段、A4： 11～15d 子葉生長階段）的種子萌發(fā)形態(tài)進(jìn)行生理生化指標(biāo)測定。包括淀粉（ST）、還原糖（RS）、可溶性糖含量（SS）以及可溶性蛋白（SP）含量，重復(fù)4次，取平均值。1.2.4種子內(nèi)源激素含量測定隨機(jī)選取種子萌發(fā)過程中兩種石楠種子4個萌發(fā)階段（A1、A2、A3和A4）測定植物內(nèi)源激素AbscisicAcid（ABA）、GibberellinAcid3 （GA₃） 、Indole-3-AceticAcid（IAA）和Methyle-Indole-3-AceticAcid（MEIAA），重復(fù)4次，取平均值，采用液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法（LC-MS/MS）測定。

1.2.5轉(zhuǎn)錄組測序和生物信息學(xué)分析挑選兩種石楠種子萌發(fā)過程中A1、A2、A43個階段的種子狀態(tài)，每個階段挑選至少1g，放入 2mL 離心管中投入液氮冷凍后交送武漢邁維代謝公司進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序分析。通過IlluminaNovaSeq6000對其進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，對測序結(jié)果進(jìn)行分析。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)收集后用Excel2022進(jìn)行整理，使用SPSS27.0進(jìn)行差異顯著性分析和多重比較，用Prism10和Origin2021軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 貴州石楠和黑果石楠種子活力及發(fā)芽率

從TTC染色效果來看（圖1），貴州石楠種胚染色數(shù)量多達(dá)50個，且染色深；黑果石楠種胚染色數(shù)目少（42個）且顏色淺，兩個對照組種胚均未染上色。

貴州石楠種子在第6d開始萌發(fā)，黑果石楠在第8d萌發(fā)；貴州石楠在萌發(fā)第9d發(fā)芽勢最高為14% ，黑果石楠在第10d發(fā)芽勢最高為 7% ，此后兩種種子進(jìn)入較為平穩(wěn)的發(fā)芽期；貴州石楠種子在23d后發(fā)芽完成，總發(fā)芽率為 53% ；黑果石楠種子在22d時發(fā)芽結(jié)束，總發(fā)芽率為 36% （圖2）。

2.2 貴州石楠和黑果石楠種子萌發(fā)形態(tài)

依據(jù)石楠種子萌發(fā)過程中的形態(tài)變化，將其劃分為以下4個時期（圖3）。

干種子階段（A1）：兩種石楠種子呈卵形褐色，貴州石楠種皮顏色較深，種皮較??；胚根生長階段（A2）：種子萌發(fā)前迅速吸水，種皮逐漸膨脹軟化、破裂露根；胚根伸長階段（A3）：此時胚根快速伸長，貴州石楠胚根較黑果石楠長，長度能達(dá) 2～40m ；子葉展開階段（A4）：子葉開始生長并展開，貴州石楠子葉較黑果石楠大。

2.3 貴州石楠和黑果石楠種子萌發(fā)內(nèi)含物變化

2.3.1種子萌發(fā)過程中內(nèi)含物含量變化ST是種子內(nèi)最主要的碳水化合物，由圖4A可知，貴州石楠A1階段ST含量高于黑果石楠，貴州石楠和黑果石楠 ST含量最高分別為268.87和 261.19mg?g^-1 。萌發(fā)過程中ST含量都呈下降趨勢且后3階段黑果石楠含量高于貴州石楠，最低分別為71.73和61.82mg?g^-1 。

由圖4B可知，RS含量在A1階段貴州石楠（ 1.63mg?g^-1 ）高于黑果石楠（ 1.17mg?g^-1， ，二者均是先升后降，貴州石楠均高于黑果石楠且均在A2 階段達(dá)到最高，分別為1.72和 1.69mg^.g^-1 ，隨著種子胚根露出后，RS含量逐漸降低，

如圖4C所示，SS含量隨種子萌發(fā)一直下降，貴州石楠和黑果石楠最大值分別為39.36和36.73mg?g^-1 。A4階段時，兩種種子SS含量最低，分別為9.63和 10.92mg^.g^-1 ，較干種子時含量降低了 75.53% 和 70.27% 。

如圖4D所示，隨著貴州石楠和黑果石楠種子萌發(fā)，SP含量先降后升，二者ST含量在A1階段達(dá)最大值為35.88和 34.24mg^-g^-1 ，隨著萌發(fā)過程，兩種種子都快速下降然后趨于平緩，在A3階段后，SP含量回升，但無明顯差異。

2.3.2 種子萌發(fā)過程中內(nèi)源激素含量變化如圖5A所示，A1階段時，黑果石楠ABA含量（2007.26ng?g^-1） 顯著高于貴州石楠（ 905.9ng?g^-1） 。

Notes：Different lowercase letters indicatedsignificant differencebetween ineachstage （plt;0.05） .Thesamebelow 在A2階段時，二者ABA含量達(dá)到最低，貴州石楠 ABA含量為 18.89ng?g^-1 ，黑果石楠為 21.13ng?g^-1 0 此后，二者ABA含量緩慢回升。

由圖5B可知，兩種種子萌發(fā)過程中， GA₃ 含量先降后升，在A3階段含量達(dá)最低，貴州石楠和黑果石楠 GA₃ 含量分別為5.12和 4.66ng?g^-1 。貴州石楠含量在萌發(fā)過程中均高于黑果石楠。

IAA作為植物生長素，調(diào)控種子的萌發(fā)，如圖5C所示，A1階段時，貴州石楠和黑果石楠的IAA 含量均最高，分別為173.54和 139.38ng?g^-1 L隨后，二者IAA含量迅速下降，在A3階段達(dá)到最低值，分別為14.75和13.51ng.g-1。

MEIAA由IAA羧甲基轉(zhuǎn)移酶IAMT1酯化而成，作為植物生長素，和IAA共同調(diào)節(jié)種子的萌發(fā)。圖5D看出貴州石楠和黑果石楠MEIAA含量均呈\"U\"型，且在A1階段含量最高，分別為7.58和 5.68ng?g^-1 ，和IAA一樣，在A3階段，含量達(dá)最低，分別為1.65和 1.15ng?g^-1 O

從圖6可知，在種子萌發(fā)過程中， GA₃/ABA 和IAA/ABA的變化曲線相似，均呈“先升后降\"的倒\"U\"字型， GA₃/ABA 和 IAA/ABA的變化拐點出現(xiàn)在A2階段和A3階段； GA₃/IAA 的比值總體呈上升趨勢，其變化拐點出現(xiàn)在A2階段；而IAA/MEIAA的比值變化總體呈下降趨勢。結(jié)果表明，各激素比值在萌發(fā)中期均出現(xiàn)較為明顯的變化，表明A2和A3階段是貴州石楠和黑果石楠種子內(nèi)源激素急劇變化的兩個時期，也是種子萌發(fā)最為關(guān)鍵的兩個時期。

2.4 兩種石楠種子轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析

2.4.1 兩種石楠種子轉(zhuǎn)錄組質(zhì)量分析與Unigene拼接 利用Illumina平臺對兩種石楠種子萌發(fā)3個階段（A1、A2、A4）進(jìn)行RNA-Seq測序，各樣品CleanBase均在7Gb以上，Q30堿基百分比在 93% 以上，GC 含量為 46.60%～47.40% （表1）。

將Trinity拼接得到310154546個轉(zhuǎn)錄本數(shù)據(jù)。通過Corset層次聚類后得到224971695個

Unigenes詳見表2。

2.4.2兩種石楠種子測序基因功能注釋貴州石楠和黑果石楠種子萌發(fā)過程中共有Unigene186810條。在七大數(shù)據(jù)庫中，NR數(shù)據(jù)庫注釋Unigene數(shù)目最多，共153749條（ 82.30% ）詳見表3。2.4.3GO 功能富集分析對兩種石楠種子不同萌發(fā)階段進(jìn)行GO分析，這些差異被富集到分子功能、生物過程和細(xì)胞組分中，通過對貴州石楠

A1和A4階段對比可知（圖7），在生物學(xué)過程中，差異表達(dá)基因在木質(zhì)素代謝過程（ligninmetabolicprocess）和對卵菌的防御反應(yīng)（defenseresponse to oomycetes）功能組中富集的unigene數(shù)目最多，分別為150和143條；次生細(xì)胞壁的生物發(fā)生以及光合作用過程得到富集；在細(xì)胞組分中，光合體系I（photosystemI）和光合體系I（photosystemI）功能組差異基因數(shù)目最多，分別為170和140條；在分子功能部分中，氧化還原酶活性（oxidoreductaseactivity）和葡萄糖苷酶活性（beta-glucosidaseactivity）功能組分別含有180和127條。黑果石楠在生物學(xué)過程中，半纖維素代謝過程（hemicellulosemetabolicprocess）和木質(zhì)素代謝過程（ligninmetabolicprocess）富集到的unigene數(shù)目最多，分別為160和146條；細(xì)胞組分中差異表達(dá)基因在前核糖體（preribosome）功能組中最多有141條；氧化還原酶活性（oxidoreductaseactivity）和碳水化合物轉(zhuǎn)運體活性（carbohydratetransmembraneransporteractivity）在分子功能部分中富集的差異基因數(shù)目最多，有161和114條。

2.4.4KEGG 通路代謝富集分析 為明確兩種石楠種子萌發(fā)過程的生物代謝途徑，對兩種樹種在不同發(fā)育時期有差異表達(dá)的基因進(jìn)行KEGG富集分析。圖8中，顯示兩種石楠種子差異基因在植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、次生代謝物的生物合成、植物-病原體相互作用、植物MAPK信號通路表達(dá)，貴州石楠在戊糖和葡萄糖酸鹽的相互轉(zhuǎn)化方面也顯著表達(dá)。

2.4.5貴州石楠和黑果石楠種子發(fā)育相關(guān)差異表達(dá)基因分析KEGG數(shù)據(jù)庫中的結(jié)果（表4）表明，挑選20條與貴州石楠和黑果石楠種子發(fā)育相關(guān)的代謝通路展示。代謝通路主要集中在核糖體、植物激素信號傳導(dǎo)、碳代謝等，MAPK信號路徑和植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)植物激素信號傳導(dǎo)在石楠種子生表4 兩種石楠Unigenes的前20個代謝通路長發(fā)育前期也發(fā)揮著重要作用。

2.4.6轉(zhuǎn)錄因子家族分析轉(zhuǎn)錄因子參與植物生長發(fā)育過程，是基因表達(dá)的開關(guān)。本研究中共注釋到有歸屬于93個轉(zhuǎn)錄因子家族的7104個轉(zhuǎn)錄因子。主要集中在C3H（367個），AP2（360個）以及MYB和MYB-related（550個）等（圖9）。

3討論

3.1 兩種石楠種子萌發(fā)過程營養(yǎng)物質(zhì)變化

種子萌發(fā)受內(nèi)部與外部因素的調(diào)控[10]。TTC染色效果表明，貴州石楠種子生活力高于黑果石楠。從萌發(fā)進(jìn)程來看，貴州石楠種子萌發(fā)啟動快于黑果石楠且總發(fā)芽率及發(fā)芽勢高于黑果石楠。貴州石楠和黑果石楠種子的主要營養(yǎng)物質(zhì)是ST和SS。干種子階段，貴州石楠的還原糖含量高于黑果石楠，其余3種物質(zhì)貴州石楠略高于黑果石楠。萌發(fā)過程中貴州石楠和黑果石楠內(nèi)4種營養(yǎng)物質(zhì)含量變化趨勢基本一致。萌發(fā)過程中，貴州石楠ST含量降低速率高于黑果石楠，種子需要大量的能量來啟動細(xì)胞分裂和生長，種子中ST在酶的作用下轉(zhuǎn)化為糖為植物提供能量。貴州石楠和黑果石楠種子在萌發(fā)過程中，二者ST、SS和SP含量總體下降，這與川續(xù)斷（DipsacusasperoidesC.Y.ChengetT.M.Ai）和露水草（CyanotisarachnoideaCB.Clarke）種子萌發(fā)過程相似[11-12]。植物體內(nèi)碳水化合物的代謝過程可以從SS 變化過程來體現(xiàn)[13]，本研究中，隨著胚根和胚芽的生長，需要消耗大量的碳水化合物，胚乳中的SS含量快速降低。研究發(fā)現(xiàn)，兩種種子在生長發(fā)育過程中，SP含量均呈先降后增的趨勢，這可能是由于萌發(fā)過程中SP合成減少且蛋白酶的活性增強(qiáng)相關(guān)[14]。在萌發(fā)過程中，貴州石楠的RS、SS、SP含量變化基本高于黑果石楠，說明貴州石楠種子在啟動和萌發(fā)過程中內(nèi)含物活性高于黑果石楠。

3.2 石楠萌發(fā)過程中內(nèi)源激素及比值的變化

植物激素在種子的生長發(fā)育過程中起著重要的信號調(diào)節(jié)作用[15]。 GA₃ 是促進(jìn)種子萌發(fā)、ABA是抑制種子萌發(fā)類激素，二者的相互作用決定了種子的萌發(fā)能力[16-18]。本研究中，A1階段貴州石楠ABA含量低于黑果石楠，在萌發(fā)過程中，貴州石楠 GA₃ 含量變化均高于黑果石楠，說明貴州石楠種子休眠解除快于黑果石楠；貴州石楠和黑果石楠種子中 GA₃/ABA 的比值總體呈“先升后降\"趨勢，且以種子萌發(fā)A2階段最高。研究表明 GA₃/ABA 比值低時會維持種子休眠，高比值的 GA₃/ABA 有利于種子解除休眠[19]，本研究中貴州石楠 GA₃/ABA 比值在萌發(fā)過程中高于黑果石楠，表明貴州石楠種子萌發(fā)較黑果石楠快。

IAA和MEIAA都作為植物生長素協(xié)同調(diào)控植物生長。本研究中，貴州石楠萌發(fā)過程中IAA和MEIAA含量均高于黑果石楠且二者萌發(fā)過程的變化趨勢一致。在萌發(fā)初期，IAA含量呈下降趨勢，這種變化情況與王艷梅等[20]研究結(jié)果一致。由于種子在萌發(fā)過程中一小部分IAA會轉(zhuǎn)化為MEIAA來維持生長素梯度和穩(wěn)態(tài)，所以二者IAA含量降低，MEIAA含量升高，且IAA/MEIAA比值下降。研究表明 GA₃/ABA 、IAA/ABA等比值偏高時會促進(jìn)種子萌發(fā)[21]。上述結(jié)果表明在貴州石楠種子先于黑果石楠萌發(fā)。

3.3 兩種石楠轉(zhuǎn)錄組分析

隨著轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)的發(fā)展，為進(jìn)一步探測基因組研究缺乏物種功能基因組變化的網(wǎng)絡(luò)模式提供條件[22-23]。在薔薇科（RosaceaeJuss.）中，梨屬（PyrusL.）、蘋果屬（MalusMill.）、薔薇屬（RosaL.）等植物都有轉(zhuǎn)錄組測序。然而，石楠屬中的植物基因組數(shù)據(jù)比較匱乏。本文基于IuminaNovaSeq6000高通量測序技術(shù)各自分析比較貴州石楠、黑果石楠種子萌發(fā)過程中3個階段的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，共獲得186810條Unigene，其中注釋到157309條Unigene。研究結(jié)果為貴州石楠和黑果石楠的遺傳基礎(chǔ)研究提供了基因?qū)用娴臄?shù)據(jù)

植物在生長過程中離不開光，光照是重要的環(huán)境因素，起著重要的作用，光合作用可以調(diào)控ABA和 GA₃ ，進(jìn)而調(diào)控種子萌發(fā)[24]。通過對兩種石楠種子從干種子到幼苗過程的轉(zhuǎn)錄組分析顯示，貴州石楠注釋到光系統(tǒng)功能中差異基因數(shù)目最多；木質(zhì)素代謝對于植物生長發(fā)育有著重要的作用，GO結(jié)果分析，貴州石楠木質(zhì)素代謝途徑富集到的基因數(shù)多于黑果石楠。

將數(shù)據(jù)進(jìn)一步進(jìn)行KEGG功能分析，核糖體、植物激素信號傳導(dǎo)、碳代謝等代謝、MAPK信號路徑通路在兩種種子萌發(fā)過程中活躍，但兩種種子的代謝通路中的基因數(shù)量不同，貴州石楠代謝通路基因數(shù)大多多于黑果石楠，以上通路對于兩種石楠種子的生長發(fā)育有著重要的影響。脫落酸受體PYR/PYL、生長素受體TIR1和生長素抑制因子AUX/IAA在植物激素信號傳導(dǎo)過程中起著關(guān)鍵作用[25-27]，本研究中也鑒定到相關(guān)激素因子。通過結(jié)合本研究中兩種種子內(nèi)源激素結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，在種子生長發(fā)育過程中，貴州石楠代謝通路調(diào)控的基因數(shù)量普遍高于黑果石楠，且貴州石楠調(diào)控種子發(fā)育進(jìn)程的基因較黑果石楠活躍。

本研究中，C3H、AP2、bZIP和MYB家族等轉(zhuǎn)錄因子被大量表達(dá)，表明在所試石楠種子萌發(fā)過程中，大量功能各異的基因轉(zhuǎn)錄，參與了大量細(xì)胞過程、并調(diào)控了部分與逆境相關(guān)基因的表達(dá)[28]

4結(jié)論

為了解貴州石楠和黑果石楠種子萌發(fā)過程的發(fā)育機(jī)制的不同，選出具有培育價值的新品種。本研究對兩種石楠種子萌發(fā)過程的內(nèi)含物動態(tài)變化及轉(zhuǎn)錄組差異分析，結(jié)果顯示二者內(nèi)含物含量存在著差異，貴州石楠營養(yǎng)物質(zhì)含量均高于黑果石楠；干種子階段，黑果石楠ABA含量顯著高于貴州石楠，貴州石楠IAA含量高于黑果石楠，是導(dǎo)致黑果石楠萌發(fā)啟動晚且發(fā)芽速度慢于貴州石楠重要因素。轉(zhuǎn)錄組結(jié)果表明，貴州石楠和黑果石楠間存在著大量差異表達(dá)基因，主要集中在與種子生長發(fā)育密切相關(guān)的代謝途徑，如植物激素、光合作用、MAPK信號路徑等，且GO和KEGG功能富集結(jié)果也表明，種子萌發(fā)過程中貴州石楠光合作用、植物激素傳導(dǎo)、碳代謝、MAPK信號通路的基因數(shù)目多于黑果石楠。研究從內(nèi)含物及轉(zhuǎn)錄組水平初步揭示了貴州石楠種子萌發(fā)啟動快于黑果石楠，有待進(jìn)一步篩選相關(guān)差異表達(dá)基因，進(jìn)一步解析兩種種子萌發(fā)機(jī)理及調(diào)控機(jī)制，以期更全面的揭示樹種優(yōu)勢從而選育新品種進(jìn)行育種。

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Reserve Substances and Transcriptome of Photinia bodinieri and P.atropurpurea Seeds during Germination

HUANG Shi-yu1， ZHAO Zhen-li1，F(xiàn)AN Guo-qiang1，WANG Dong2， JI Meng-meng2， ZHAI Xiao-qiao

（1.CollegeofForestryHenanAgriculturalUniversity，Zhengzhou4546，Henan，China;2.HenanQiyeshuEcological Development Co.，Ltd，ZhuMadian 463400， Henan，China;3. Henan Forest Research Institute， Zhengzhou 450002，Henan，China）

Abstract：[Objective]The dynamic changes of seed contents and transcriptome analysis of Photinia bodinieriand P .atropurpurea during germinationwere studied toexplore the developmental mechanisms involved in the germination of the two seeds，and toprovide references for the selectionand development of new varieties.[Methods] Seeds from both varieties wereanalyzed for nutrient contentand endogenous hormone levels during germination. High-throughput sequencing technology using Illumina NovaSeq6000 wasemployed for transcriptomesequencingattheseed growthstageof P bodinieriand P .atropurpurea. [Results]1）The germination mode of thetwo kinds of photiniaseedswascotyledone-unearthed type.During the germination process，the germination rate of P.bodinieri seedswas higher than that of P. .atropurpurea.2）ln the dry seed state， the reducing sugar content of P.bodinieri was higher than that of P .atropurpurea.In the process of germination，the change trend of nutrients of the two species was basically the same， but in general， the nutrient content of P .bodinieriwasalwayshigher than thatof P .atropurpurea.In addition，at the dry seed stage， the ABA content of P .atropurpurea was higher than thatof P .bodinieri， while the GA3， IAA and MEIAA contents of P. bodinieri were higher than that of P. ，atropurpurea. During the whole germination process，the IAA content of both sides decreased，while the ratio of GA3/ABA to IAA/ABA increased first and then decreased.3）A total of 186 810 unigenes were obtained through transcriptome sequencing.Among these unigenes，157 309 received annotationsacross seven functional databaseswithapproximately 67.94% annotated within Rosaceae family-related categories. GO enrichmentanalysis indicated that lignin metabolism along with oxidoreductase activity played significant roles during seed germination processes.However，interms ofcellcomposition，photosynthesis showedsignificant enrichment only in P. .bodinieri.The results of KEGG enrichment showed that metabolic pathways relatedto ribosome，plant hormone signalingand MAPK signaling pathwayswere active during the germination of the two seeds. Compared with P .atropurpurea，P.bodinieri had more genes regulating metabolic pathways and more active genes regulating seedling development during the whole growth and development. Inaddition，multi-family transcription factorssuch as C3H，AP2，bZIPand MYB were expressed in large quantities in the germination physiology of the two types of Photinea seeds.[Conclusion] According to the dynamic changes of contents during seed germination of P. .bodinieri and P .atropurpureaand transcriptome sequencing results，due tothe diferences intheexpressionof related genes，regulationof plant hormonesignal，MAPKsignal，photosynthesisandothermetabolicactivities related toseedgermination， the growth potential of P .bodinieriwasbetterthanthatof P .atropurpureaatseedlingstage.Thechanges ofcontents and transcriptome levels indicated that the seeds of P. .bodinierimightrelease dormancyand start germination faster than thatof P. ，atropurpurea.

Keywords：Photinia bodinieri; Photinia atropurpurea;Seeds; Germination process;Nutrients Endogenous hormone; transcriptome

（責(zé)任編輯：張研）