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中国农大张小兰课题组在黄瓜果实刺瘤密度调控上取得重要进展

科技工作者之家 08月03日

近日,中国农业大学园艺学院张小兰课题组在Plant Physiology杂志在线发表题为“HECATE2 acts with GLABROUS3 and Tu to boost cytokinin biosynthesis and regulate cucumber fruit wart formation”的研究论文。该研究克隆黄瓜上一个编码bHLH家族的转录因子HECATE2 (CsHEC2),并解析了该基因调控黄瓜果实刺瘤密度的分子机制。

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黄瓜(Cucumis sativus L.)属葫芦科植物,是世界上最重要的蔬菜作物之一。2019年,中国黄瓜产量占全球总产量(FAOSTAT)的80.1%。黄瓜果实表皮细胞衍生出来的高度特化结构称之为果刺,而果实表皮凸起的瘤状物则称果瘤,果刺着生于果瘤顶端一起组成刺瘤性状,是影响果实外观品质和市场价值的重要性状。因此,剖析果实刺瘤形成的调控机制,对培育具有理想外观品质的黄瓜品种具有重要意义。瓜果刺和果瘤的形成是一个复杂的过程,受到多个基因和多种激素的调控。其中果刺是果瘤形成的先决条件,但果刺和果瘤形成之间的直接联系并不清楚。

张小兰课题组研究发现黄瓜基因HECATE2 (CsHEC2) 在黄瓜果皮(包括果刺和果瘤)中高度表达。利用CRISPR/Cas9系统敲除CsHEC2后,发现果实表面的刺瘤密度显著降低,细胞分裂素积累量减少,而过表达CsHEC2导致刺瘤密度和细胞分裂素水平升高。进一步研究发现CsHEC2直接与催化细胞分裂素生物合成的细胞分裂素羟化酶基因 (CsCHL1) 的启动子结合,并激活CsCHL1的表达。另外,CsHEC2与GLABROUS3 (一个关键的果刺调控子,CsGL3) 和Tuberculate fruit (一个核心果瘤形成因子,CsTu) 存在直接相互作用,该互作进一步增强对CsCHL1表达的正向调控。该研究揭示了CsHEC2CsGL3和CsTu一起控制刺瘤密度的形成机制,为不同刺瘤密度黄瓜品种的培育提供了理论基础和基因资源。

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中国农业大学博士研究生王中一为论文第一作者,张小兰教授和周朝阳副教授为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金项目(32025033和31930097)、国家重点研发计划项目(2018YFD1000800)和高校科学基金项目资助。

来源:植物科学最前沿

原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyOTY2NDYyNQ==&mid=2247520308&idx=1&sn=904be85f2186bb2268edbd23996deb87

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