研究背景
矮化密植是现代果树产业发展的核心趋势，能够显著提高果园的管理效率和单位面积产量。在生产实践中，利用矮化砧木（包括底砧和中间砧）控制接穗生长是实现果树矮化最有效的手段之一。柿（Diospyros kaki Thunb.）作为我国重要的特色经济果树，因缺乏理想的矮化砧木资源，长期以来面临树体高大、管理不便的挑战。
‘南通小方柿’（D. kaki cv. ‘Nantongxiaofangshi’）是一种源自中国的珍稀矮化柿品种，其成龄树高仅为普通品种的60%，且具有极强的抗逆性。前期研究发现，将其作为中间砧时能显著抑制接穗品种的生长，表现出优异的致矮潜力。然而，关于柿树中间砧如何通过分子信号远程调控接穗生长的机理一直未被揭示。
论文概要
南京农业大学园艺学院的渠慎春团队在Plant Physiology发表了题为“DkMYB117, a novel MYB transcription factor, regulates gibberellin catabolism to control plant height in persimmon interstock systems”的论文，揭示了由DkMYB117-DkGA2ox2-DkGAI2组成的分子模块介导柿树中间砧致矮的新机制。研究发现，中间砧产生的致矮信号不仅直接下调接穗中DkMYB117转录因子的表达，还能通过DkGAI2 mRNA的远距离运输干扰DkMYB117的功能，共同促进赤霉素（GA）的降解，导致接穗赤霉素含量降低和木质部发育受阻，最终实现矮化。
主要研究结果介绍
1. 中间砧通过抑制木质部发育和赤霉素平衡诱导接穗致矮
研究人员构建了两组嫁接组合：以君迁子（D. lotus）为底砧和中间砧的“油喉/君迁子/君迁子”（对照），以及以‘南通小方柿’为中间砧的“油喉/小方柿/君迁子”（致矮组合）。表型分析显示，矮化中间砧显著抑制了‘油喉’接穗春季抽梢的生长速率，导致最终株高大幅降低（图1A、B）。
组织学观察发现，致矮组合接穗的木质部发育受到明显抑制，表现为木质部宽度变窄、导管面积减小以及细胞长度缩短（图1C、D）。激素检测进一步揭示，致矮组合接穗中活性赤霉素（GA1和GA4）含量显著降低，而其失活产物（GA8和GA34）含量显著升高（图1E）。这表明中间砧诱导的矮化与接穗中赤霉素的加速降解和合成受阻密切相关。
2. DkMYB117被鉴定为调控接穗生长的关键因子
通过对两种嫁接组合的接穗进行转录组筛选，研究人员鉴定到一个关键的R2R3-MYB家族转录因子DkMYB117。该基因在致矮组合的接穗中特异性低表达，且其表达水平随接穗生长速率的加快而升高（图1F、G）。
亚细胞定位显示DkMYB117定位于细胞核（图1H）。在烟草中过表达DkMYB117可使株高增加约85%，且这种效应可被GA生物合成抑制剂PBZ消除；而在‘南通小方柿’中利用RNAi技术敲低该基因表达，则会导致典型的赤霉素缺乏型矮化表型，且外源施加GA3可恢复其生长（图2）。这些结果确证了DkMYB117是促进柿树生长和赤霉素积累的正向调节因子。
3. DkMYB117直接抑制赤霉素降解基因DkGA2ox2的转录
为了探究DkMYB117调控GA含量的分子机制，研究人员聚焦于GA代谢过程中的关键酶。实验发现，在DkMYB117表达受阻的植株中，GA2-氧化酶基因DkGA2ox2的表达水平显著上调了5倍以上（图3B）。
酵母单杂交（Y1H）、染色质免疫共沉淀（ChIP-qPCR）和电泳迁移阻滞实验（EMSA）共同证明，DkMYB117能够直接结合DkGA2ox2启动子上的MBSII元件（图3C-G）。双荧光素酶报告基因分析进一步证实，DkMYB117作为转录抑制子显著降低了DkGA2ox2的启动子活性（图3I）。此外，在君迁子中过表达DkGA2ox2会导致严重的植株矮化和活性GA含量剧减（图3J-P）。综上所述，DkMYB117通过抑制DkGA2ox2的表达来维持细胞内活性GA的平衡。
4. DELLA蛋白DkGAI2与DkMYB117互作并解除其抑制作用
通过酵母双杂交筛选，研究人员发现了一个DELLA家族蛋白DkGAI2能与DkMYB117发生物理互作。这一互作关系通过双分子荧光互补（BiFC）、荧光素酶互补成像（LCI）以及体外Pull-down实验得到了验证（图4A-D）。
功能实验表明，DkGAI2的加入能够干扰DkMYB117与DkGA2ox2启动子的结合（图4E）。在柿树叶片中瞬时共表达DkGAI2和DkMYB117，会显著减弱DkMYB117对DkGA2ox2的下调作用（图4H、I）。这说明DkGAI2作为拮抗因子，通过“竞争”结合DkMYB117，间接促进了赤霉素降解酶基因的表达。
5. 中间砧产生的DkGAI2 mRNA可跨嫁接部远距离运输
为了探究中间砧如何远程调控接穗，研究人员利用CAPS分子标记技术检测了不同嫁接组合中转录本的运输情况。结果显示，DkMYB117和DkGA2ox2的mRNA均不具备移动能力，但源自‘南通小方柿’中间砧的DkGAI2 mRNA能够跨越嫁接部向上运输至接穗（图5M、N）。
利用烟草异源嫁接体系进一步验证发现，当砧木过表达DkGAI2时，可在接穗中检测到移动的mRNA及其翻译产生的蛋白质，并诱导接穗表现出显著的矮化表型（图5O、P）。这证明中间砧产生的DkGAI2 mRNA作为一种长距离移动信号，通过增强接穗中的GA降解途径实现了系统的致矮效应。
全文总结与展望
本研究阐明了柿树中间砧诱导致矮的复杂调控网络。模型显示，中间砧对接穗的控制由双重信号组成：一是导致接穗自身DkMYB117基因下调的未知信号；二是作为长距离移动分子的DkGAI2 mRNA从中间砧向上运移至接穗。接穗中低水平的DkMYB117蛋白因受DkGAI2蛋白的干扰，失去了对DkGA2ox2基因的转录抑制，导致活性GA大量降解。GA含量的下降进而抑制了木质部发育和节间伸长，最终产生致矮效果。
该研究的科学意义在于：1. 首次在木本植物中间砧致矮系统中证实了mRNA的长距离运输参与了系统的生长调控；2. 揭示了DELLA蛋白调控赤霉素代谢的一种非经典方式（非降解依赖型）；3. 鉴定了DkMYB117、DkGA2ox2等关键致矮候选基因。这些发现为柿树矮化砧木的精准选育和“信号砧木”这一育种新理念的提出提供了重要的理论依据。
研究团队与资助
该研究在南京农业大学园艺学院完成。南京农业大学渠慎春教授为该论文的通讯作者，余心怡副教授为共同通讯作者。论文的第一作者为博士研究生Xialin Ye。该项研究得到了江苏省农业科学技术创新资金（CX(22)2028）、国家重点研发计划项目（2019YFD1000600）以及江苏省种业振兴项目（JBGS(2021)019）等经费的资助。
DOI链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiag601
