JIPB | 华中农业大学油菜团队联合崖州湾国家实验室发现新型植物生长调节物质,助力多种作物增产

基于这一发现, 研究团队假设并验证了12-HOLA的生物学功能。在2022至2025年间, 团队在湖北武汉、荆州以及海南三亚等多个试验点, 对油菜、大豆、黄瓜和番茄开展了系统的田间喷施试验。结果显示, 喷施60 ppm 12-HOLA后: 油菜产量在不同品种和地点增产7.91%–30.82%; 大豆增产30.14%; 黄瓜增产24.37%, 果实鲜重增加20.64%; 番茄果实鲜重增加11.92%。以上结果表明, 12-羟基月桂酸具有广谱促进生长的活性, 在多种作物的增产增效中具有重要应用潜力 (图2)。

图2 12-HOLA田间喷施处理促进多种作物产量提高

为了探究其分子机制, 研究团队通过转录组学和生理生化分析发现, 12-HOLA能迅速激活植物体内的生长素响应网络, 上调YUC、PIN、EXPA等生长素合成、运输及信号传导相关基因的表达, 促进细胞伸长。同时, 12-HOLA还显著增强了油菜角果的碳代谢活性, 为种子发育提供了更充足的物质和能量 (图3)。

图3 12-HOLA促进油菜角果伸长的机制

综上, 该研究不仅揭示了BnaA09.CYP78A9催化合成12-HOLA调控器官发育的分子机制, 还首次提出12-HOLA作为一种天然、绿色植物生长调节物质的应用前景。同时为作物高产育种和精准调控提供了新策略, 也为开发新型植物生长调节剂奠定了重要基础。

崖州湾国家实验室博士后彭妍和华中农业大学/崖州湾国家实验室博士研究生张蒙玲为共同第一作者, 华中农业大学/崖州湾国家实验室郭亮教授、华中农业大学刘克德教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家杰出青年科学基金、武汉知识创新工程-基础研究、崖州湾国家实验室基础研究项目和中央高校基础研究基金的资助。