李建國課題組在荔枝落果調控研究中取得新進展

审核发布:宣传部 蒙丽 来源单位及审核人:  亚热带农业生物资源保护与利用國家重點實驗室 袁文才  發布時間:2020-04-21浏覽次數:2275

  近日,我校亚热带农业生物资源保护与利用國家重點實驗室、园艺学院李建国研究员课题组,在植物学国际主流学术期刊Journal of Experimental Botany (IF5Y=6.305,https://doi.org/10.1093/jxb/eraa162) 在线发表了题为“KNOX protein LcKNAT1 regulates fruitlet abscission in litchi by repressing ethylene biosynthetic genes”的研究论文,挖掘出一个调控荔枝落果的关键基因。李建国研究员为通讯作者,第一作者为园艺学院青年才俊赵明磊老师。

  

  植物器官(花、叶片、果实等)的脱落受多种环境因素和发育信号的影响,是一个被精确调控的过程,植物内源激素尤其是生长素和乙烯被认为是调控植物器官脱落的重要因子,但此过程中激素的动态变化及信号转导是如何别调控未知。起源于我国的特色果树荔枝果实发育过程中生理落果极其严重,是制约荔枝产业高质量发展的瓶颈问题之一。KNOTTED-LIKE HOMEOBOX (KNOX)转录因子往往通过与植物内源激素互作,在叶片和顶端分生组织的发育过程中起着重要作用。KNOX转录因子分为Class I、II和M三个亚家族,Class I家族成员AtKNAT1抑制拟南芥花器官的脱落,但是调控机制不明。课题组前期研究证实乙烯是诱导荔枝落果的关键内源激素(Li et al., 2019, Journal of Experimental Botany; Ma et al., 2019, Tree Physiology)。本研究工作历时5年,挖掘到一个转录因子LcKNAT1,属于Class I家族成员,其通过抑制乙烯合成基因的转录调控荔枝落果。荔枝幼果正常发育过程中,LcKNAT1高水平表达,通过与TGACTGAC核心元件直接结合,抑制乙烯合成基因的转录,维持一个较低的乙烯产量。但是,若幼果感知脱落信号时,LcKNAT1表达受到抑制,乙烯合成基因的转录量得到释放,导致乙烯含量增高。且乙烯能反馈抑制LcKNAT1表达,进而增强对乙烯生成的诱导,促使离区细胞质碱性化,激活了离区细胞壁降解基因的酶活性,最终造成落果(图1)。

  LcKNAT1調控荔枝落果的分子機制

  本研究得到国家自然科学基金、农业部农业科研傑出人才及创新团队项目、广州市科技重点项目及国家现代荔枝龙眼产业技术体系经费的支持。(文/图 园艺学院、亚热带农业生物资源保护与利用國家重點實驗室  赵明磊 李建国)

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