油茶是我国最重要的经济木本油料树种。前期研究发现:油茶为后期自交不亲和树种,自交授粉后开启花粉管程序性死亡(PCD)过程,且该过程与雌蕊中高浓度的脱落酸(ABA)累积有关。为探明ABA在油茶花粉管PCD的作用,本研究以全国主推油茶良种‘华鑫’为试验材料,借助油茶体外花粉悬浮培养体系,开展ABA及其合成抑制剂钨酸钠(STD)对油茶花粉管生长、结构、内源激素的影响及其调控机理研究,构建ABA和STD调控油茶花粉萌发及花粉管生长的分子网络,揭示ABA调控油茶花粉管PCD的作用机制。其主要研究结果如下:1.ABA和STD处理下油茶花粉管生长的结构特征。使用ABA和STD对油茶花粉进行离体萌发培养试验,结果表明50 μM的ABA明显抑制油茶花粉萌发和花粉管生长,与CK相比,其萌发率和花粉管长度分别降低了 27.86%和78.33%。STD处理花粉过程中,花粉萌发率和花粉管长度随着STD浓度的增加呈现先上升后下降的趋势,在STD为2mM时,油茶花粉萌发率和花粉管长度达到最大值,分别为72.71%和1700.92 μm。通过荧光标记技术发现ABA能够诱导花粉管微丝骨架发生解聚,而不影响微管骨架结构,并能促使花粉管内钙离子浓度增加。同时发现ABA能够破坏花粉管内活性氧(ROS)形成,也能使花粉管内细胞核DNA发生降解,从而引起花粉管PCD的发生。2.ABA和STD处理下油茶花粉管内源激素的动态变化特征。通过酶联免疫法检测50μMABA和2 mM STD处理下花粉管内源激素含量。结果发现ABA处理显著降低了花粉管内源玉米素核苷(ZR)和茉莉酸甲酯(MeJA)含量,分别为0.082 μg/g和2.867 pmol/g;同时显著提升了内源茉莉酸(JA)含量,为4.374 pmol/g。ABA合成抑制剂STD能够在一定程度上降低油茶花粉管内ABA的含量。内源ZR、JA和MeJA含量在STD处理下表现的趋势同ABA处理一致,且STD显著提高了花粉管内赤霉素A3(GA3)和水杨酸甲酯(MeSA)含量。表明外源ABI 10773作用BA处理下油茶花粉管内源激素间呈现了复杂的协同和拮抗作用。3.ABA和STD调控油茶花粉管生长的转录组学分析。通过对油茶花粉管转录组Unigenes进行功能注释,注释到六大数据库GO、KEGG、COG、NR、PFAM、Swiss-prot数据库的Unigene分别是 31,841 个、10,255 个、31,921 个、37,404 个、32,396个、30,588个,共注释Unigene 37,568个。注释结果覆盖植物生长发育各个方面。同时,从 3 个基因集(PtABA_vs_PtCK、PtSTD_vs_PtCK 和PtABA_vs_PtSTD)中分别筛选出253、2,723和2,613个差异基因(DGlobal ocean microbiomeEGs)。上述结果为研究ABA影响油茶花粉管生长的分子机制提供了大量的候选基因。进一步分析,得到了ABA和STD参与油茶花粉管生长的相关功能表达基因,主要包括selleck产品植物激素信号途径、转录因子TFs、植物MAPK信号转导、Ca2+信号传导和微丝骨架构建等。结合细胞学结构和内源激素特征,构建了 ABA和STD调控油茶花粉管生长的信号转导模式图。随机挑选了 9个DEGs进行了qRT-PCR验证,其结果与RNA-seq测序结果基本一致。综上所述,本研究从正反两个方面探索了 ABA在油茶花粉管程序化死亡过程中的作用。ABA通过调节油茶花粉管内相关激素代谢、合成与响应基因在转录水平上的平衡,改变下游Ca2+、ROS和细胞骨架相关基因的表达,导致花粉管细胞核DNA降解,从而引起花粉管程序化凋亡。