2026年4月18日,华南农业大学园艺学院夏瑞团队在The Plant Journal 期刊上在线发表了题为The LcTINY-LcbZIP53 transcriptional module orchestrates seed size regulation in litchi 的研究成果。该研究鉴定了荔枝种子大小调控的关键模块LcTINY-LcbZIP53,其影响了多条与植物激素信号传导和细胞发育相关的通路,是荔枝小核形成的关键,为高品质(高可食率)荔枝的分子育种提供了全新的理论支撑。
种子大小是至关重要的农艺性状,直接影响果实的商业品质。在荔枝(Litchi chinensis Sonn.)的栽培和消费中,小核(甚至焦核、无核)品种由于具有更高的“肉核比”(pulp-to-seed ratio)而备受市场青睐。然而,荔枝“小核”发育的分子机制长期以来是一个未解之谜。种子大小性状是一个高度复杂的过程,其中植物激素(如乙烯、脱落酸等)的信号转导与细胞增殖的协同作用至关重要。探索控制荔枝小核发育的关键基因与激素响应模块,一直是荔枝分子育种领域亟待突破的关键瓶颈。研究人员通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)筛选出一个属于ERF/DREB(乙烯响应因子)家族的转录因子——LcTINY,其表达呈现出显著的品种特异性和发育时期特异性,且与种子的形态特征高度相关。功能分析表明,当沉默LcTINY时,荔枝种子的重量和体积均显著减小;反之,在拟南芥中过表达该基因则显著增加种子的长度和宽度,说明LcTINY 在种子发育过程中发挥正调控作用。进一步解析LcTINY调控荔枝种子大小的分子机制,研究人员发现,LcTINY能直接结合LcbZIP53(bZIP家族,通常在植物脱落酸等激素信号传导中发挥重要作用)启动子上的保守顺式作用元件,并激活其转录表达。此外,胚透明化实验表明,LcTINY和LcbZIP53均能促进早期胚乳增殖和后续胚胎发育,从而协同调控种子发育。转录组分析表明,LcTINY和LcbZIP53被沉默后,多个与生长素、乙烯、细胞分裂素和油菜素内酯相关的响应基因表达发生显著变化,同时细胞分裂、细胞周期和细胞生长相关基因也受到抑制,说明LcTINY-LcbZIP53模块通过协调激素调控与细胞扩增促进荔枝种子发育。最后,研究还发现LcTINY-LcbZIP53调控模块并非荔枝独有,在整个无患子科植物中都具有高度的进化保守性。图1 LcTINY-LcbZIP53模块调控荔枝种子大小机制从植物激素生理和分子生物学的视角来看,本研究首次构建了由ERF和bZIP两大经典激素响应相关转录因子组成的LcTINY-LcbZIP53调控模型,解析了激素信号与细胞增殖交汇点上的分子机制,丰富了我们对木本果树种子发育机理的认知。同时明确了荔枝调控“大核”向“小核”转变的核心基因,为定向培育“焦核”或“无核”优质荔枝新品种提供了极其明确的靶点,大幅缩短了培育优质荔枝品种的周期。华南农业大学博士后秦政为本研究的第一作者。华南农业大学郝彦伟副教授、夏瑞教授和曾灶海实验师为论文通讯作者。本研究得到国家重点研发计划、广东省重点领域研发计划、国家自然科学基金以及中国博士后科学基金等项目支持。郝彦伟,华南农业大学副教授,Plant Hormones首届青年编委。研究方向与成果:主要从事果实发育与成熟的分子机制研究,主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目、广东省重点领域研发计划项目子课题等。其成果以第一作者或通讯作者发表在New Phytologist、Journal of Integrative Plant Biology、The Plant Journal、Journal of Experimental Botany和Horticulture Research 等国际权威期刊上。原文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/tpj.70868
编辑:叶晓茜
审核:李正国
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Plant Hormones (e-ISSN 3067-221X)是一本国际化、开放获取、在线发行的学术期刊,专注于发表植物激素研究领域的原创研究论文、综述、快报、评述和前瞻性文章。期刊主编由重庆大学的李正国教授,法国图卢兹大学Mondher Bouzayen院士共同担任。期刊由Maximum Academic Press出版,于2025年1月21日创刊。目前期刊已被CAS、AGRIS等数据库收录。
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