





中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (23): 5013-5030.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.016
贾文庆1(
), 和亚琳1, 段慧琳1, 于迎月1, 王政2, 赵国栋3, 郭英姿2, 王二强4, 穆金艳1, 张焱1, 王艳丽1, 何松林2,*(
)
收稿日期:2025-06-05
接受日期:2025-07-22
出版日期:2025-12-01
发布日期:2025-12-09
通信作者:
联系方式:
贾文庆,E-mail:jiawq2012@126.com。
基金资助:
JIA WenQing1(
), HE YaLin1, DUAN HuiLin1, YU YingYue1, WANG Zheng2, ZHAO GuoDong3, GUO YingZi2, WANG ErQiang4, MU JinYan1, ZHANG Yan1, WANG YanLi1, HE SongLin2,*(
)
Received:2025-06-05
Accepted:2025-07-22
Published:2025-12-01
Online:2025-12-09
摘要:
【目的】 大花黄牡丹(Paeonia ludlowii)是西藏特有野生牡丹种质,具有高大株型、纯黄色花朵及猩红秋叶等优异性状,但其与栽培牡丹的远缘杂交障碍导致其优良基因未能有效利用,解析其授粉后柱头响应远缘杂交的分子机制,阐明花粉-柱头识别障碍的调控网络,为突破牡丹远缘杂交受精前障碍提供理论依据。【方法】 以栽培品种‘凤丹’(Paeonia ostii Fengdan)为母本,大花黄牡丹为父本开展杂交试验,设置‘凤丹’自交(CK)、‘凤丹’×大花黄牡丹(DH),以及经2 mg·L-1 KCl预处理柱头后的‘凤丹’×大花黄牡丹(KH)。利用荧光显微技术动态监测授粉后0—4 h的花粉萌发及花粉管生长情况;采用Illumina高通量测序进行柱头转录组分析(RNA-seq),并结合UPLC-QTOF-MS非靶向代谢组学技术,筛选差异表达基因(DEGs)与差异代谢物(DAMs),通过KEGG和GO富集分析解析关键代谢通路。【结果】 表型观察表明,CK组授粉后2 h即出现大量花粉萌发,4 h可见花粉管极性生长;DH组授粉4 h仅少数花粉萌发;KH组花粉萌发量显著高于DH组。花粉-雌蕊互作中,高浓度O2-和H2O2抑制花粉萌发;KEGG富集分析表明,DEGs与DAMs主要参与糖代谢、细胞壁组织与生物合成及黄酮类化合物代谢途径。牡丹远缘杂交中,碳水化合物的普遍下调导致能量供应不足,黄酮类物质减少引发活性氧(ROS)稳态失衡,是花粉萌发受抑的关键因素。【结论】 Rboh介导的ROS动态失衡、糖代谢紊乱引发的能量供给不足、黄酮类物质代谢异常及激素信号传导紊乱,使大花黄牡丹远缘杂交花粉萌发受阻,最终导致受精前障碍形成。
贾文庆, 和亚琳, 段慧琳, 于迎月, 王政, 赵国栋, 郭英姿, 王二强, 穆金艳, 张焱, 王艳丽, 何松林. 基于转录组和代谢组分析‘凤丹’×大花黄牡丹远缘杂交受精前障碍发生机制[J]. 中国农业科学, 2025, 58(23): 5013-5030.
JIA WenQing, HE YaLin, DUAN HuiLin, YU YingYue, WANG Zheng, ZHAO GuoDong, GUO YingZi, WANG ErQiang, MU JinYan, ZHANG Yan, WANG YanLi, HE SongLin. Integrated Transcriptomic and Metabolomic Analysis of Pre- Fertilization Barriers in Distant Hybridization of Paeonia ostii × P. ludlowii[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(23): 5013-5030.
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