304永利融媒12月10日訊 12月8日,園藝學院郭磊/羅熙教授團隊聯合美國馬里蘭大學/深圳理工大學劉重持教授團隊在國際著名學術期刊《分子植物》(Molecular Plant)在線發表了題為“Integrative regulation of axillary meristem maturation and stolon fate determination in strawberry by light, gibberellin, and ZFP6”的重要研究成果。該研究系統地揭示了草莓腋芽發育過程及命運選擇的分子機制,破解了決定匍匐莖發育的關鍵基因密碼,為草莓株型調控及苗木繁育奠定分子育種的理論基礎,助力我國草莓產業高質量發展。

植物株型對其環境適應性、田間農藝措施、作物產量及觀賞價值有關鍵影響。腋芽中分生組織的命運選擇是決定植物株型的核心因素之一,其既可分化形成側枝、卷須、花、匍匐莖等器官,也可維持休眠狀態。即便在同一植株中,不同發育階段與環境條件也會使單個腋生分生組織分化為不同結構,因此腋生分生組織的命運抉擇對植物株型的可塑性至關重要。
草莓的腋芽可發育為匍匐莖(俗稱“走莖”)、分枝冠(俗稱“側莖”)、或維持休眠狀態——這些命運抉擇共同決定了植株的株型結構、無性繁殖能力與果實產量。即便是有各種可能性,但具體到每一個腋芽,它只能選擇一種可能性。
在實際生產中,草莓的苗木依賴無性繁殖,即農戶購買和種植的是利用匍匐莖節上發生出的子苗而非種子,因此子苗的產量和質量依賴于匍匐莖的發育。相反,草莓果品生產又依賴于主枝和分枝上抽生的花序。這就造成了苗木繁育和果品生產對腋芽的競爭關系,更多的匍匐莖意味著更少的花和果,反之亦然。因此,“弄清是什么決定了草莓腋芽的發育命運”,是全球草莓研究多年來的熱點難點,也是未來實現對兩種(發育成子苗,還是開花結果)發育命運平衡調節的理論基礎。

草莓腋生分生組織的發育過程包含四個不同階段,且各階段由不同調控因子介導
團隊通過對草莓的各種腋芽組織進行精細的植物學觀察和解剖,結合大數據分析、遺傳分析和基因編輯等手段,發現紅光可促進腋生分生組織的成熟——這是一個此前未被發現、先于命運決定的發育階段。并且進一步分離得到一個此前未知的草莓腋生分生組織命運決定的調控因子ZFP6,該鋅指蛋白特異性在成年期腋生分生組織中促進匍匐莖的形成,這就像找到了匍匐莖發育的一個開關。
這項研究為靈活調控植物株型奠定了理論基礎,完善了草莓腋芽的發育階段,明確了紅光在腋芽成熟中的重要作用,鎖定了匍匐莖發育關鍵基因ZFP6,為草莓實現高質量種苗繁育及產量提升提供了新思路。
郭磊教授為論文第一作者兼共同通訊作者。園藝學院羅熙教授和團隊在讀博士生馬寧也參與了此項研究。304永利集團有限公司為共同完成單位。

