蔬菜所和深圳農(nóng)業(yè)基因組所揭示黃瓜果實發(fā)育的乙烯調(diào)控機制
    3月26日，中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所和深圳農(nóng)業(yè)基因組所在《植物細胞（The Plant Cell）》上在線發(fā)表了一篇題為Genetic Regulation of Ethylene Dosage for Cucumber Fruit Elongation 的研究論文，揭示了黃瓜果實發(fā)育的乙烯調(diào)控機制。
    植物器官的生長和發(fā)育取決于生長刺激和抑制之間的微妙平衡。果實大小和形狀是影響產(chǎn)量和商品價值的重要農(nóng)藝性狀。葫蘆科是一個非常大的、多樣化的植物家族，為人類提供許多重要的蔬菜和水果。研究表明，葫蘆科果實由下位子房發(fā)育而來，并因為極端多樣的果實大小和形態(tài)而聞名（從小到巨大，從扁圓到伸長）。然而，調(diào)控果實生長平衡，實現(xiàn)最終果實大小和形態(tài)的分子機制仍不清楚。

黃瓜果實伸長表現(xiàn)出乙烯劑量依賴性

    在這項研究中，研究人員以兩個黃瓜的短瓜材料（sf1突變體和acs2突變體）為對象，研究了乙烯劑量精細調(diào)控黃瓜果實伸長的分子機制。sf1突變體表現(xiàn)為果實細胞分裂減弱并且產(chǎn)生過量乙烯；acs2突變體表現(xiàn)為果實細胞分裂減弱但是產(chǎn)生的少量的乙烯。SF1 (Short Fruit 1)編碼一個E3泛素連接酶，該研究發(fā)現(xiàn)，SF1泛素化修飾并降解自身及其底物ACS2 (乙烯合成途徑中的限速酶，1-Aminocyclopropane-1-carboxylate synthase 2)；SF1突變后，導致ACS2積累，從而促進乙烯過量合成；研究進一步揭示了乙烯對黃瓜果實長度調(diào)控的劑量依賴性，過高或過低的乙烯劑量都會對黃瓜果實細胞分裂產(chǎn)生嚴重的抑制，而合適劑量的乙烯會促進細胞分裂，調(diào)控黃瓜果實伸長。因此，SF1通過泛素化降解其自身和ACS2實現(xiàn)對黃瓜果實中乙烯劑量的精細控制，從而調(diào)控黃瓜果實伸長。以上研究為理解葫蘆科果實形態(tài)建成的遺傳和分子基礎提供了重要的信息。

乙烯劑量調(diào)控黃瓜果實細胞分裂的遺傳和分子機制

    在生產(chǎn)上，由于不同的消費者群體對黃瓜果實大小的偏好不同，該研究成果也為通過外源處理或基因編輯技術生產(chǎn)不同長度的黃瓜提供了潛在的方法，有望為黃瓜果實大小的改良育種提供科學基礎。
    該研究團隊以蔬菜產(chǎn)業(yè)中的重大科技需求為目標，以基因組學工具為依托，解決蔬菜作物的重大基礎生物學問題，為培育我國優(yōu)良蔬菜品種奠定重要的理論基礎。該研究得到了國家自然科學重點基金、國家自然科學基金面上項目、國家重點研發(fā)計劃等項目的資助。該論文的共同第一作者為中國農(nóng)科院蔬菜花卉研究所、深圳農(nóng)業(yè)基因組所和西北農(nóng)林科技大學共同培養(yǎng)的研究生辛同旭和張震。通訊作者為中國農(nóng)科院蔬菜花卉研究所功能基因課題組楊學勇副研究員。（曹檸）

來源：農(nóng)民日報客戶端       http://cms.farmer.com.cn/nk/54908.jhtml