分枝是一种重要的农艺性状，直接影响作物的株型和产量。不同作物对分枝的要求不同。例如，在水稻和小麦等谷类作物中，分枝 (分蘖) 可以通过产生更多的花和种子来提高作物产量。然而，在黄瓜等园艺作物的生产过程中，需要人工去除多余侧枝，以提高植株的光合作用效率，减少营养竞争，从而促进果实发育和产量提升。因此，探究黄瓜侧枝生长发育的分子机制可以为培育少侧枝黄瓜品种提供理论依据，从而减少整枝打杈的人工成本，对黄瓜的生产具有重要意义。光既是植物光合作用的能量来源，又是调控植物生长发育的重要环境信号 (Kami et al., 2010; Heijde and Ulm, 2012)。除了对植物胁迫的反应外，ABA还与侧芽生长有关 (Mader et al., 2003)。然而，光信号如何通过ABA等激素途径调控黄瓜分枝的分子机制仍不清楚。
近日，JIPB在线发表了中国农业大学园艺学院张小兰教授与赵剑宇副教授团队题为“The CsphyB-CsPIF4-CsBRC1 module regulates ABA biosynthesis and axillary bud outgrowth in cucumber”的研究论文 (https://doi.org/10.1111/jipb.13947)，揭示了CsphyB-CsPIF4-CsBRC1模块通过调控ABA生物合成影响腋芽伸长的分子机制。
该研究首先观察到光敏色素CsphyB突变体 (NIL-lh1) 腋芽伸长显著减少，而腋芽起始不受影响。由于CsphyB突变会导致植物无法吸收红光，使植物处于遮荫状态，进而作者利用遮荫处理模拟了NIL-lh1的表型，发现遮荫抑制了黄瓜腋芽伸长。激素含量测定发现NIL-lh1腋芽中ABA含量显著增加。RNA-Seq分析显示，NIL-lh1中CsBRC1和三个ABA生物合成基因CsNCED3、CsNCED5、CsNCED6表达量显著上调。通过双荧光素酶报告系统 (Dual-LUC)、电泳迁移率变动分析 (EMSA) 和染色质免疫沉淀测序 (ChIP-seq)证明了CsBRC1对CsNCED3启动子的直接结合和激活作用。那么CsphyB又是如何调控CsBRC1的呢？作者进一步探究发现CsPIF4与CsphyB存在蛋白水平相互作用，酵母单杂交实验 (Y1H) 和EMSA结果表明，CsPIF4直接结合到CsBRC1启动子的G-box元件上激活CsBRC1表达。CsPIF4突变体腋芽中CsBRC1和CsNCED3表达显著下降，ABA积累减少，腋芽伸长增加。此外，CsNCED3突变体腋芽中ABA含量显著降低，腋芽伸长增加，与上述生化实验结果相互对应。本文揭示了CsphyB-CsPIF4-CsBRC1-CsNCED3调控网络在黄瓜腋芽伸长中的作用，为通过基因编辑技术操控黄瓜侧枝伸长提供了策略。根据不同类型黄瓜的生产需求，通过调控该遗传网络中的关键基因，可优化植物株型，实现产量提升与劳动力成本降低的双重效益。图1. CsphyB-CsPIF4-CsBRC1调节ABA合成与黄瓜侧芽伸长的工作模型
中国农业大学园艺学院博士研究生刘晔为论文第一作者，赵剑宇副教授和张小兰教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、山东省农业良种工程项目和河北省省级科技计划等项目的资助。
Heijde, M. and Ulm, R. (2012). UV-B photoreceptor-mediated signalling in plants. Trends Plant Sci. 17: 230-237.
Kami, C., Lorrain, S., Hornitschek, P., and Fankhauser, C. (2010). Light-regulated plant growth and development. Curr Top Dev Biol. 91: 29-66.
Mader, J.C., Emery, R.J.N, and Turnbull, C. G. N. (2003). Spatial and temporal changes in multiple hormone groups during lateral bud release shortly following apex decapitation of chickpea seedlings. Physiol Plantarum. 119: 295-308.
Liu, Y., Liu, Z., Li, C., Li, M., She, D., Zhang, J., Ren, H., Zhong, X., Huang, Y., Huang, Y., et al. (2025). The CsphyB-CsPIF4-CsBRC1 module regulates ABA biosynthesis and axillary bud outgrowth in cucumber. J. Integr. Plant Biol. https://doi.org/10.1111/jipb.13947为了能更有效地帮助广大的科研工作者获取相关信息，植物生物技术Pbj特建立微信群，PlantBiotechnologyJournal投稿以及文献相关问题、公众号发布内容及公众号投稿问题都会集中在群内进行解答，同时鼓励在群内交流学术、碰撞思维。为了保证群内良好的讨论环境，请先添加小编微信，扫描二维码添加，之后我们会及时邀请您进群。小提示：添加小编微信时及进群后请务必备注学校或单位+姓名，PI在结尾注明，我们会邀请您进入PI群。
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