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JIPB | 河南农业大学安光辉教授团队揭示OVATE家族蛋白调控生菜株型的机制

2026-03-31 23:58:21

全球人口增长、耕地资源有限与垂直农业的快速发展, 共同驱动着农业向高密度、高效率生产模式转型。因此, 培育株型紧凑、耐密植的蔬菜品种已成为提高单位面积产量的重要途径。生菜作为世界广泛种植的叶菜, 其株型 (尤其是叶夹角) 是影响群体光合性能与种植密度的关键性状。优化叶夹角以构建紧凑株型, 可有效提升冠层光能截获与空间利用效率, 对推进生菜高密度种植具有重要意义。

近日, 河南农业大学安光辉教授团队, 在JIPB发表题为“OVATE family protein 6 controls leaf angle through dual regulation of cytokinin catabolism and leaf dorsiventrality in lettuce”的研究论文 (https://doi.org/10.1111/jipb.70182), 首次揭示了OVATE家族蛋白LsOFP6a通过细胞分裂素代谢与叶背腹性精准调控生菜叶夹角的分子机理, 为培育高密度适配型生菜品种提供了全新遗传靶点。

本研究通过BSR-seq技术图位克隆了2号染色体的叶夹角调控基因LsOFP6a。序列分析发现, 大叶角植株的LsOFP6a基因存在无义突变, 导致蛋白质翻译提前终止, OVATE结构域受损。LsOFP6a基因主要在叶片、茎尖和茎中表达, 且在小叶夹角植株中表达量更高 (图1)。

图1 LsOFP6a基因的图位克隆、序列分析和表达谱

CRISPR/Cas9敲除LsOFP6a基因使小叶夹角植株转变为大叶夹角; 而转基因遗传互补可让大叶夹角植株恢复紧凑株型。同源基因LsOFP6b与LsOFP6a的功能相似, 但自然表达量低, 无法弥补LsOFP6a的功能缺失, 而人工过表达可挽救大叶夹角表型, 进一步验证了LsOFP6负调控生菜叶夹角的功能 (图2)。

图2 LsOFP6a/b调控生菜叶夹角的功能验证

进一步研究表明, LsOFP6a与LsBLH2转录因子蛋白互作且抑制其转录调控功能。一方面, LsOFP6a抑制LsBLH2对LsCKX5的转录激活, 进而提高细胞分裂素水平以减小叶夹角; 另一方面, LsOFP6a解除LsBLH2对LsYAB1的转录抑制, 促进远轴细胞伸长, 让叶片更直立。两条路径协同作用, 最终实现生菜叶夹角的精准调控 (图3)。

图3LsOFP6a–LsBLH2模块介导细胞分裂素代谢与叶背腹性精准调控生菜叶夹角

该研究首次阐明了OVATE家族蛋白在双子叶植物叶夹角调控中的作用机制, 为生菜耐密植育种提供了可直接应用的遗传靶点和技术路径, 未来有望让更多“紧凑株型”品种走向田间与植物工厂, 助力生菜生产效率提升。

河南农业大学安光辉教授和湘湖实验室戚烨通研究员为论文通讯作者, 河南农业大学硕士研究生陈瑞雨、华中农业大学博士研究生邵卫、广州理工学院教师郭伟真、河南农业大学教师王永为论文第一作者, 河南农业大学杨路明教授和朱磊副教授为该研究提供了重要支持。该研究得到了国家自然科学基金、河南省自然科学基金和浙江省自然科学基金等项目的资助。

通讯作者简介: 安光辉，河南农业大学园艺学院教授, 博导, 河南省优青。长期从事植物抽薹开花调控、株型调控和耐密高产的机理研究。先后在Plant Cell, Plant Biotechnol J, New Phytol, JIPB等国际著名期刊上以第一作者或通讯作者发表研究论文十余篇。这篇论文与前期发现的株型调控机制共同揭示了生菜独特的株型调控网络, 该网络由次生细胞壁调控网络、叶背腹性调控网络和细胞分裂素通路组成, 为了解植物株型建成提供了新的视角。近期, 安光辉团队在抽薹调控研究中也取得了一系列重要进展。系统揭示了生菜抽薹开花独特的调控机制, 阐明了BLH家族和KNOX家族介导赤霉素合成、代谢和信号转导基因的转录, 调控生菜抽薹的分子机制。

文章引用：

Chen, R., Shao, W., Guo, W., Wang, Y., Chen, H., Ahmed, T., Zhu, L., Yang, L., Qi, Y., An, G. (2026). OVATE family protein 6 controls leaf angle through dual regulation of cytokinin catabolism and leaf dorsiventrality in lettuce. J. Integr. Plant Biol. https://doi.org/10.1111/jipb.70182

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