细胞分裂素处理促进小桐子雌蕊发育

        小桐子(Jatropha cucas)是大戟科、多年生的木本植物,是一种具有潜在开发价值的生物燃油植物。小桐子雌雄同株异花,雌花数量是影响小桐子种子产量的主要原因之一。因此,通过激素处理调控小桐子花的性别,从而增加雌花的数量对小桐子种子产量的提高具有重要的意义。
版纳植物园能源植物分子育种研究组徐增富研究团队的潘帮珍博士与植物进化生态学研究组的罗艳博士等人合作,采用具有细胞分裂素活性的植物生长调节剂噻苯隆(thidiazuron,TDZ)处理四个不同发育时期的小桐子花序分生组织,研究TDZ对小桐子花性别决定的影响。结果发现,中、高浓度的TDZ处理可促进雌蕊的发育,且这一效应随着花序分生组织的发育程度愈加明显。用高浓度的TDZ处理第III和第IV发育阶段的花序分生组织可以诱导产生高达40朵雌花(对照花序只有4~6朵雌花)。而且,TDZ还对小桐子雄蕊的发育产生影响,TDZ处理可逆转由第II~IV发育阶段的花序分生组织形成的雌花中雄蕊的败育,从而产生两性花;其中第IV发育阶段的花序分生组织产生的两性花数量最多。此外,在电子扫描电镜下观察,TDZ处理可促进小桐子花序的次级分枝形成,但由于大量小花败育导致单个花序的小花数量大幅度降低。虽然TDZ处理后会产生部分不能成熟的果实,但单个果序中的成熟果实的数量还是显著高于对照果序。本研究结果表明,TDZ在调控小桐子花性别决定方面具有双重作用,即促进雌蕊发育和逆转雌花中雄蕊的败育。这些结果为进一步研究小桐子及其他非模式植物的性别决定机制提供了又一重要线索。
相关研究成果以“Thidiazuron promoting pistil development and reversing stamen abortion in female flowers in the biofuel plant Jatropha curcas”为题在线发表于国际学术刊物Industrial Crops and Products,2016,81: 202–210。TDZ处理后,小桐子雌花中败育的雄蕊被诱导出来,从而形成两性花

TDZ处理后,小桐子雌花中败育的雄蕊被诱导出来,从而形成两性花
a 对照雌花;b 对照雌花中败育的雄蕊;c TDZ处理后形成的两性花。

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