板栗(Castanea mollissima BL.)隶属于壳斗科(Fagaceae)栗属(Castanea),因其种仁富含丰富的营养物质被誉为“干果之王”。我国板栗的单产相对较低,这与雌雄花比例失调、授粉受精不良和胚败育等因素有关。受精且胚胎发育是保证板栗产量的关键环节,这些过程中任一时期发生败育均会降低其结实率,从而严重影响产量。本研究以板栗‘遵化短刺’为试材通过对授粉后子房与胚珠进行细胞学观察,确定受精和胚发育关键期,对受精和种仁发育关键期胚珠进行转录组测序,筛选出与受精及胚发育相关的关键基因,进一步为基因功能研究提供参考依据。主要结果如下:(1)从解剖结构看,7 DAP(授粉后天数)板栗子房显著膨大,胚珠形成。15DAP胚囊发育成熟,但未完成受精。18 DAP授粉胚珠内珠心组织逐渐解体且胚乳核开始分裂,可见双受精作用完成,因此,16-17 DAP完成双受精作用;而未授粉胚珠的胚囊发育不成熟。21 DAP同一子房内发育和败育胚珠形态开始出现极显著差异,发育胚珠内胚乳核大量分裂。27 DAP发育胚珠内形成球形胚与大量胚乳细胞,而败育胚珠呈现空腔胚囊。(2)对18 DAP未授粉胚珠vs授粉胚珠转录组分析得到7023个差异表达基因,上调基因2915个,下调基因4108个。筛选出与受精作用相关的关键基因主要有乙醛脱氢酶家族2成员B7、糖载体蛋白C、磷脂酶Dα4、转录因子WRKY40、壁相关的受体激酶1、富含甘氨酸的DOT1蛋白和MYB108等,这些结果表明在授粉胚珠中表达的关键基因有利于提高抗病性、为完成受精作用提供能量以及雌花簇快速增长。(3)对21 DAP发育胚珠vs败育胚珠转录组分析得到1615个差异表达基因,上调基因530个,下调基因1085个。筛选出的与胚发育相关的关键基因主要有含B3域转录因子LEC2、转录因子MYB118、B型谷蛋白2、钠/钙交换因子NCLI、核仁蛋白、真核翻译起始因子、聚半乳糖醛酸酶、富含甘氨酸的细胞壁结构蛋白、扩展蛋白A23和AHP2等。以上结果表明在发育胚珠中表达的关键基因调节胚胎发生、细胞壁可塑性和细胞增殖生长等,并参与DNA复制和淀粉与蔗糖代谢通路进而促进雌花簇膨大。(4)对27 DAP发育胚珠vs败育胚珠转录组分析得到4370个差异表达基因,上调基因2151个,下调基因2219个。筛选出的与胚发育相关的关键基因主要有果胶酯酶2、扩展蛋白A23、AGL61、MYB115、AHP2、两组分应答调节剂ARR21、SAUR21、CNR6和蔗糖合酶2等。这些结果表明在发育胚珠表达的关键基因调控胚与胚乳发育、细胞分裂与膨大和细胞壁可塑性等,促进雌花簇进一步膨大变硬。本研究揭示了雌花簇授粉后胚珠的发育进程、双受精时期以及胚发育过程,并提供了大量关于板栗受精与胚发育的转录组数据,为提高其结实率及研究胚发育的分子机理提供了理论基础。