近日，国家香蕉产业技术体系厦门综合试验站、福建农林大学亚热带果树研究所赖钟雄研究员/林玉玲教授团队在国际知名植物科学期刊——Frontiers in Plant Science（中科院1区TOP期刊，IF₅=6.8)在线发表了题为“Transcriptome analysis provides insight into the regulatory mechanisms underlying pollen germination recovery at normal high ambient temperature in wild banana (Musa itinerans) ”研究论文，该研究探究了野生蕉花粉恢复萌发过程中的分子机制，为香蕉花粉萌发的分子机制以及香蕉育性研究提供理论基础。

栽培香蕉为多倍体，花粉育性低，大多数品种为雄性不育，导致香蕉育种研究困难。因此，选择具有优良抗性和花粉育性的雄性亲本是香蕉育种的必要条件。野生蕉(Musa itinerans)在长期自然选择过程中形成了许多优良特性，如抗寒、抗病虫害等，并且野生蕉植株是二倍体，具有可育的种子，是栽培香蕉进行遗传改良良好的基因文库。因此，对野生蕉的育性研究对于香蕉育种工作十分重要。福建具有丰富的野生蕉资源，并且已经在野生蕉抗性研究方面取得了较多的进展，但目前对于福建野生蕉花粉育性的研究仍然处于空白。

植物花粉发育对于植物完成其有性生殖及世代交替必不可少，这其中任何一个过程受到影响都可能导致雄性不育。研究表明，温度变化对花粉的育性具有较大的影响。其中热胁迫对于花粉发育的影响主要表现为早期绒毡层降解、花药不开裂、花粉粒畸形，授粉受损，还可能造成花粉壁的增厚，并且高温还会促进ROS的积累，从而抑制花粉管的生长。

本研究通过离体萌发法检测不同温度下野生蕉花粉活力的变化，发现在28℃恒温培养2天的野生蕉花粉的萌发能力高于23℃（野外刚采摘下的野生蕉花粉）、24℃（恒温培养2天）以及32℃（恒温培养2天）下的花粉萌发能力（图1）。为解析野生蕉花粉恢复萌发过程的分子机制，我们选取低温胁迫丧失萌发力的野生蕉花粉作为对照组（CK），28℃恒温培养2天恢复萌发能力的野生蕉花粉作为处理组（T）进行转录组测序。在CK vs T中共检测到了921个差异表达基因（DEGs），其中上调表达基因265个，下调表达基因656个。GO与KEGG综合分析发现，各种物质（脂类、糖类、氨基酸）的激活和代谢在恢复花粉萌发能力中起着重要作用。一些DEGs可能与花粉壁的形成、DNA甲基化和DNA修复有关。半胱氨酸含量、游离脂肪酸（FFA）含量、过氧化氢含量、果糖含量以及蔗糖含量在28℃处理下增加，而D-半乳糖含量降低。最后，GO途径共富集了24个与花粉萌发相关的DEGs，其中16个DEGs被14个MYBs的靶向调控（图2）。因此，在今后的香蕉育种工作中，我们可以利用温度的变化来促进野生香蕉花粉的萌发，提高亲本的可育性。同时，本研究筛选的DEGs可以作为今后研究香蕉育种的候选基因，进一步通过转基因技术验证其功能，阐明野生香蕉花粉萌发的分子机制。此外，本研究还表明，代谢产物对野生香蕉花粉萌发具有重要意义，可以利用代谢组测序鉴定花粉萌发过程中的关键代谢产物，为香蕉育种提供更多有用的信息。

图 1 温度变化对野生蕉花粉萌发的影响

图 2 野生蕉花粉恢复萌发过程中的主要代谢网络

  香蕉产业体系厦门综合试验站站长、福建农林大学园艺植物生物工程研究所赖钟雄研究员为论文通讯作者，福建农林大学园艺学院2023级博士研究生张春渝和2022届硕士张城瑜为该论文的共同第一作者。研究得到国家现代农业产业技术体系(香蕉)专项基金(GARS-31-15)、国家重点研发项目(2019YFD1000900)、福建省高原科学建设基金(102/71201801101)以及福建农林大学科技创新基金（KFb22021XA）的支持。

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