2026年6月,学院特色生物资源保护与综合开发利用团队在红花种子萌发与幼苗定植分子调控研究中取得新进展。红花是集药用、优质油料、天然色素于一体的多功能特色经济作物,兼具极高医药开发价值与乡村富民产业地位,也是解析经济作物发育调控分子机制的重要模式材料。该研究系统地揭示了调控红花种子萌发及幼苗定植过程中激素与光形态建成的调节机制。、

图1红花种子萌发及幼苗定植过程中5个相邻发育阶段的差异表达分析
研究团队选取红花种子萌发后第3、5、7、10天的幼苗叶片,共设置5个发育阶段样本开展链特异性转录组测序。研究共鉴定到3027个lncRNA(长链非编码RNA),其中767个为差异表达lncRNA,542个在全部发育阶段持续差异表达。通路富集分析显示,这些lncRNA主要富集于植物激素信号转导通路,或参与红花发育调控。研究同时鉴定出18427个红花差异表达基因,其主要富集于植物激素信号转导与光合作用通路。阶段分析表明,第3阶段是红花幼苗光形态建成关键期,第5阶段为叶片生长关键期,激素相关基因调控种子萌发与叶片生长。通过加权基因共表达网络分析WGCNA分析,研究还筛选出调控红花光形态建成和激素响应的候选转录因子。

图2 花红花5个发育阶段中天然反义转录本对(NAT)的鉴定及长链非编码RNA(lncRNA)的表达模式
研究团队对红花5个发育阶段的18427个 红花差异表达基因和767个差异表达的天然反义lncRNA分析发现,共有542组蛋白质编码基因天然反义lncRNA同步差异表达,证实后者具备基因表达调控潜力。靶基因KEGG富集结果显示,其主要富集于苯乙烯降解、核糖体生物合成、植物激素信号转导等通路,说明这类lncRNA参与红花次级代谢、光合作用与激素调控过程。
研究团队解析了红花种子萌发及生长过程中lncRNA与mRNA的转录调控机制,完善了红花发育分子调控理论体系,为红花定向分子育种提供了关键的基因资源与理论依据。相关成果以“Transcriptome analysis of lncRNA and mRNA expression profiles during safflower (Carthamus tinctorius) seed germination and seedling establishment”为题发表于JCR Q2分区国际期刊Genes上。论文第一作者为2024级研究生张可慧,通讯作者为覃瑞教授。