中南林业科技大学袁德义教授团队揭示了酯型儿茶素对油茶自交花粉管生长的重要抑制作用

油茶（Camellia oleifera Abel.） 是我国重要的木本食用油料树种。茶油不饱和脂肪酸含量高达90%，油酸含量约80%，是目前国内外公认的优质食用植物油。近年来，国家十分重视油茶产业的发展，但由于自交不亲和性（Self-incompatibility, SI）影响油茶授粉结实导致低产，成为了制约油茶产业高质量发展的“卡脖子”难题。本团队前期的研究表明，油茶自交花粉管生长抑制是SI发生的关键生物学特征。自交花粉管在子房中生长停滞，花粉管顶端出现膨大、卷曲、波浪状等不亲和表型。因此，子房或存在抑制自交花粉管生长的物质。

2022年11月，Horticulture Research上线了（Advance Access）中南林业科技大学袁德义教授团队题为Integration of semi-in vivo assays and multi-omics data reveals the effect of galloylated catechins on self-pollen tube inhibition in Camellia oleifera的研究论文。

如何筛选影响油茶自交不亲和的物质？首先，我们偶然发现半体内生长条件下油茶自交花粉管顶端出现类似体内的不亲和表型（图1-A），这意味着培养基中存在由雌蕊组织分泌的花粉管生长抑制物质。为了从培养基中筛选抑制物质，本研究设计了一种花粉管半体内生长试验体系（SIV-PGT），根据该体系并结合多组学分析方法对影响异交和自交花粉管生长的各种物质进行了较为全面的分析（图1-B）。结果表明，相较于异交花粉管在培养基中的正常生长，自交花粉管生长受到明显抑制。收集不同处理的培养基进行广靶代谢物检测，差异代谢物分析表明，不同单体酯型儿茶素在自交中的积累均高于异交。

图1 油茶SIV-PGT试验体系联合多组学分析筛选培养基中的花粉管生长抑制物质

为了验证酯型儿茶素对油茶花粉管生长的影响，用不同浓度的非酯型儿茶素和酯型儿茶素分别处理离体萌发的花粉，结果表明一定范围的高浓度酯型儿茶素抑制花粉管生长。为了进一步验证酯型儿茶素对异交和自交花粉管生长的影响，将100 μg⋅mL⁻¹的非酯型儿茶素（表儿茶素，EC）和酯型儿茶素（表儿茶素没食子酸酯，ECG；表没食子儿茶素没食子酸酯，EGCG）分别添加到培养基中，结果表明除了自交花粉管外，异交花粉管在富含酯型儿茶素的培养基中生长也受到明显抑制（图2）。多组学分析表明酯型儿茶素合成的关键基因UDP-glycosyltransferase（UGT）和 serine carboxypeptidase-like（SCPL）在自交中表达高于异交，这从分子层面进一步支持了酯型儿茶素在自交中的积累（图3）。

图2 非酯型儿茶素（EC）与酯型儿茶素（ECG, EGCG）处理对油茶异交和自交花粉管生长的影响

图3 酯型儿茶素介导的自交花粉管生长抑制模式图

SIV-PGT结合多组学分析手段可以有效避免异交和自交花粉管本身遗传背景差异对组学分析结果的干扰，基于此发现的自交花粉管生长抑制伴随特异性的酯型儿茶素积累为油茶SI研究提供了全新的见解。这些结果将有助于油茶的有性生殖研究，并为油茶增产实践提供理论支持。

中南林业科技大学常毅洪博士为论文第一作者，中南林业科技大学袁德义教授和龚文芳副教授为论文共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划项目、湖南省自然科学基金、中南林业科技大学高级人才科学研究基金、湖南省创新型省份建设专项资金和湖南省教育厅重点项目的联合资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhac248

转自：“园艺研究”微信公众号

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