記者7日從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院獲悉，該院蔬菜花卉研究所研究員楊學(xué)勇團(tuán)隊聯(lián)合華大生命科學(xué)研究院等研究團(tuán)隊的最新研究，首次構(gòu)建了植物發(fā)育花芽時空轉(zhuǎn)錄組圖譜并重建其細(xì)胞譜系，并揭示了黃瓜的“雌花發(fā)育秘密”——基因開關(guān)決定雌花的性別和果實長相。相關(guān)成果日前發(fā)表在《自然·植物》（《Nature Plants》）上。

       “黃瓜花有雌花和雄花之分，而決定它們性別的關(guān)鍵，就藏在花朵底部的‘小房子’——子房里。本次的研究發(fā)現(xiàn)，這個‘小房子’的位置和形態(tài)，由一組特殊的基因（KNAT2-like1）開關(guān)控制。”論文通訊作者楊學(xué)勇表示。

黃瓜上位和下位子房形成示意圖。

       黃瓜、西瓜等葫蘆科植物的果實由花朵底部的“小房子”膨大而成。這種長在花器官下方的子房被稱為“下位子房”，而蘋果、梨等假果也是由同樣的結(jié)構(gòu)發(fā)育而來。但長期以來，科學(xué)界對下位子房的形成機(jī)制知之甚少。

       研究團(tuán)隊通過研究黃瓜發(fā)現(xiàn)，下位子房的形成與花托的異常膨大密切相關(guān)。為了揭開這個過程的基因調(diào)控機(jī)制，研究團(tuán)隊使用了華大基因的“時空相機(jī)”Stereo-seq技術(shù)。“這項技術(shù)就像給植物發(fā)育過程拍電影，記錄下每個細(xì)胞在何時何地表達(dá)哪些基因。通過分析52個不同發(fā)育階段的樣本，我們團(tuán)隊繪制了黃瓜花芽的‘細(xì)胞譜系圖’，發(fā)現(xiàn)花托的快速生長源于一種特殊的分生組織活性。”楊學(xué)勇說。

       此外，研究團(tuán)隊還找到了控制這一過程的“主開關(guān)”——KNAT2-like1基因。“這個基因就像汽車的油門，不僅啟動花托的早期發(fā)育，還持續(xù)推動細(xì)胞分裂。當(dāng)關(guān)閉這個基因時，黃瓜花托停止生長，雌花變成了類似番茄的兩性花，子房也回到了上位狀態(tài)。”楊學(xué)勇說。

       “本次研究首次從基因?qū)用娼忉屃讼挛蛔臃康男纬蓹C(jī)制，這對葫蘆科作物育種具有重要意義。”楊學(xué)勇表示，未來有望通過分子設(shè)計育種，培育出產(chǎn)量更高、抗逆性更強(qiáng)的新品種，讓老百姓的菜籃子更豐富。

（受訪者供圖）

責(zé)任編輯：孫瑩

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