你是否曾留意过,自然界中许多雌雄异株植物的雄株与雌株在开花时间上存在微妙却关键的差异?猕猴桃便是其中的典型代表——在田间观察中,雄性植株往往比雌性更早绽放花朵。这一现象虽被果农和研究者长期记录,但其背后的遗传机制与进化逻辑却始终扑朔迷离。直到近日,一项由安徽农业大学园艺学院联合新西兰皇家植物与食品研究院等多家单位共同完成的研究,终于揭开了这一谜题的关键一环。
2026年1月10日,该团队在植物学权威期刊《The Plant Journal》(中科院一区TOP)在线发表了一篇题为“Synteny-based comparative pan-genome reveals a male-specific FT gene underlying flowering time dimorphism in kiwifruit”的研究论文。
研究首次构建了基于共线性的猕猴桃泛基因组,整合了中华猕猴桃与毛花猕猴桃共6个基因型的10套染色体级别单倍型组装,形成了包含52,774个非冗余泛基因同源群的跨物种基因资源库。借助自主开发的SynPanScan分析流程,团队从中识别出657个在雌雄个体间呈现显著存在/缺失(PAV)或拷贝数变异(CNV)的共线性基因集。其中,一个位于Y染色体性别决定区域(SDR)内的雄性特有FT基因——YFT,引起了研究人员的高度关注。
系统发育分析显示,YFT起源于约3000万年前猕猴桃经历的一次近期全基因组复制事件(WGD),是常染色体上已知开花促进因子FT1和FT2的同源拷贝,属于调控开花的关键整合因子家族。为验证其功能,研究团队将毛花猕猴桃中的AerYFT基因在拟南芥中进行异源表达,结果转基因植株显著提前开花,明确证实了YFT具有促进开花的生物学活性。
这一发现的意义远不止于阐明一个基因的功能。从进化视角看,YFT通过促使雄株提早开花,有效提升了花粉释放与传播的窗口期,从而增强雄性个体的繁殖适合度。这种“时间策略”与另一性别决定基因SyGI所主导的“空间策略”(即调控每株花的数量)形成巧妙互补,共同优化雄性在繁殖竞争中的表现。相比之下,雌性因需承担果实发育与种子成熟等高昂的生育成本,在进化过程中形成了更为审慎的开花时机调控机制,以确保每一次开花都能最大化繁殖收益。因此,雌雄植株之间的“花期差”并非偶然现象,而是自然选择塑造下的一种两性协同繁殖机制:YFT的存在使雄株成为稳定可靠的早期花粉供应者,不仅保障了授粉效率,也增强了整个种群在多变环境中的适应韧性。
这项研究首次将YFT的角色从单纯的“开花促进因子”提升至“繁殖协同调控因子”的高度,深刻揭示了植物性别二态性背后“雄株早花”这一表型的深层进化逻辑。它不仅为理解性染色体演化、性别拮抗选择与繁殖策略之间的复杂互动提供了经典案例,也为猕猴桃分子设计育种中实现精准花期匹配、优化授粉配置提供了坚实的理论基础和极具潜力的基因靶点。
本论文由安徽农业大学园艺学院本科生徐乐、硕士研究生苗同浩和崔中如共同担任第一作者,岳俊阳副教授、殷学仁教授、汪松虎教授与刘永胜教授为共同通讯作者,同时得到了合作单位多位师生的积极参与和支持。