揭示黃瓜果實發育的乙烯調控機制

楊學勇

近日，中國農業科學院蔬菜花卉研究所聯合深圳農業基因組研究所揭示了黃瓜果實發育的乙烯調控機制。該研究成果為理解葫蘆科果實形態建成的遺傳和分子基礎提供了重要的信息，同時也為通過外源處理或基因編輯技術生產不同長度的黃瓜提供了潛在的方法，有望為黃瓜果實大小的改良育種提供科學基礎。相關研究成果在線刊登在《植物細胞》（The Plant Cell）上。

植物器官的生長和發育取決于生長刺激和抑制之間的微妙平衡。果實大小和形狀是影響產量和商品價值的重要農藝性狀。在此項研究中，科研人員以兩個黃瓜的短瓜材料（sf1突變體和acs2突變體）為對象，研究了乙烯劑量精細調控黃瓜果實伸長的分子機制。sf1突變體表現為果實細胞分裂減弱并且產生過量乙烯，acs2突變體表現為果實細胞分裂減弱但是產生少量的乙烯。SF1（Short Fruit 1）編碼一個E3泛素連接酶，該研究發現，SF1泛素化修飾并降解自身及其底物——乙烯合成途徑中的限速酶;SF1突變后，導致乙烯合成途徑中的限速酶積累，從而促進乙烯過量合成;研究進一步揭示了乙烯對黃瓜果實長度調控的劑量依賴性，過高或過低的乙烯劑量都會對黃瓜果實細胞分裂產生嚴重的抑制，而合適劑量的乙烯會促進細胞分裂，調控黃瓜果實伸長。因此，SF1通過泛素化降解其自身和乙烯合成途徑中的限速酶實現對黃瓜果實中乙烯劑量的精細控制，從而調控黃瓜果實伸長。

該研究得到了國家自然科學重點基金、國家自然科學基金面上項目、國家重點研發計劃等項目的資助。