近日，中國農業大學園藝學院張小蘭課題組在The Plant Cell雜志線上發表題為“The AGAMOUS-LIKE 16-GENERAL REGULATORY FACTOR 1 module regulates axillary bud outgrowth via catabolism of abscisic acid in cucumber”的研究論文。該研究解析了黃瓜MADS-box家族轉錄因子AGAMOUS-LIKE 16 (CsAGL16)調控黃瓜側枝伸長的分子機制。
側枝是影響黃瓜産量和栽培方式的重要性狀，不同品種間側枝數目差異巨大。不同的市場需求對側枝數目的要求也不盡相同：鮮食黃瓜生産主要種植主蔓結瓜的少側枝品種，而加工型黃瓜生産多選擇側枝結瓜能力較強的多側枝品種。目前，關于黃瓜側枝發育調控機制的研究非常有限，僅有少數幾個基因被報道。
張小蘭課題組研究發現黃瓜MADS-box轉錄因子CsAGL16正調控黃瓜側枝伸長。CsAGL16突變後導緻側枝減少，而過表達則促進了側枝伸長。進一步研究發現，CsAGL16直接結合并促進ABA 8’-羟化酶基因CsCYP707A4的表達，進而降低了腋芽中的ABA水準，促進腋芽伸長。CsCYP707A4突變後抑制了腋芽的伸長并增加了腋芽中的ABA水準，而将CsCYP707A4在Csagl16突變體中過表達或用ABA生物合成抑制劑Na2WO4處理Csagl16突變體均可以部分恢複Csagl16突變體的表型。此外，黃瓜General Regulatory Factor 1 (CsGRF1)與CsAGL16在蛋白水準上互相作用，并抑制了CsAGL16對CsCYP707A4的轉錄激活。CsGRF1突變後促進了腋芽伸長并降低了腋芽中的ABA水準，而Csagl16 Csgrf1雙突表現出與Csagl16單突相似的側枝表型，表明在側枝發育過程中CsGRF1依賴于CsAGL16-CsCYP707A4通路。該研究為培育具有合适側枝數目的黃瓜品種提供了重要的理論基礎和基因資源，并提供了一種在作物育種過程中通過調節腋芽中的ABA水準以産生理想分枝表型的政策。
中國農業大學園藝學院博士研究所學生陳家才為論文第一作者，張小蘭教授為該論文的通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金和拼多多-中國農業大學研究基金等項目的資助。
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