基于转录组测序的青钱柳花芽发育相关基因的挖掘开题报告

1. 研究目的与意义

青钱柳[Cyclocarya paliurus(Batal.) Iljinskaja]为胡桃科（Juglandaceae）青钱柳属（Cyclocarya）植物，仅存于中国（中国植物志，1979），广泛分布于长江以南海拔420-5200 m（谢明勇等，2001）。其树皮、树叶具有清热解毒，止痛消炎功能（中国中药资源志要，1994），临床医学实验表明青钱柳中含有大量具有生物活性的次生代谢产物，具有良好的的药用价值，故继柳树和红豆杉之后被誉为医学界的第三棵树。国家卫生和计划生育委员会在2013年第4号公告中已将青钱柳叶列入新食品原料，因此青钱柳作为一种药食同源，具有广泛应用前景的新资源，在近年来其研究关注度已有了较大的提升。

青钱柳自然资源少，大都处于散生状态，零星分布于深山老林以及一些自然保护区中。且存在花期不遇现象，故而在自然状态下结实率很低，且种子空粒率高（洑香香等，2010）。种子的低产量和差品质是限制青钱柳产业化生产的主要因素，根据青钱柳开花特性的物候学观察和解剖学初步研究，推测雌雄异型异熟的开花特性是造成这种现象的主要原因（洑香香等，2010；洑香香等，2011）。因此了解青钱柳的开花习性、花芽分化特点，阐明花芽分化分子机理，可为提高其种子产量和质量提供理论依据。

2. 国内外研究现状分析

1.模式植物开花机制研究

植物生长到一定阶段便由叶芽生理和组织状态转化为花芽生理和组织状态， 发育成花器官雏形，这个过程称作花芽分化。花芽分化是高等植物生活史中一个非常关键的过程，标志着植物个体发育从营养生长转向生殖生长，花芽分化的顺利进行是多种生理生化反应共同作用的结果（汪晓谦等，2011）。利用一年生模式植物拟南芥为研究对象，人们在遗传和分子水平上整合了多种从营养生长向生殖生长转变的信号调控途径（amasino michaels，2010）。现有研究中发现拟南芥开花机制中存在6种途径：光周期途径、春化途径、赤霉素途径、自主途径、环境温度途径和年龄途径（muradovet al.，2002）。

2.雌雄异型异熟植物开花机制研究

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

本研究采用高通量测序和生物信息学分析的方法，对两种交配类型在花芽萌发期不同花芽转录组进行比较，在先行花和后行花中表达不同的基因可能在影响花的发育进程中扮演重要的角色。对这些差异基因进行进一步分析，结果可能为进一步研究青钱柳和其他异型异熟植物花发育的分子机制提供理论依据。

试验林为位于中国安徽滁州（3221′N, 11858′E），800棵以上九年生青钱柳植株，来源于主要自然分布的种质资源,其中2017年调查显示近50%植物显示双性花特征。随机选取雌先行(PG)和雄先行(PA) 各9棵进行取样。两种配型的雌雄花芽分别命名PG-F, PG-M, PA-F以及PA-M，每组三个重复，每个重复3个个体。样品于萌动期（2017年3月15）采摘后液氮速冻，-80 ℃保存备用。

研究计划：

4. 研究创新点

目前对雌雄异型异熟植物的开花研究多集中在开花特性、传粉机制、交配模式（Gleiser et al.，2008；Kimura et al., 2012；Watanabe et al.，2016；Shibata et al.，2009）等方面，以及少量关于养分对此类植物的花发育和成熟不同步性的影响方面的研究，而分子水平上的研究主要集中在山核桃花发育相关基因克隆及其在花芽和叶芽中表达。对青钱柳水平分子上的开花机制的研究甚少，由于青钱柳具药用、材用、观赏等多种功能，研究青钱柳开花机制的分子机制对青钱柳的产业化生产具有重要意义。