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    2. 园艺学院和海峡联合研究院园艺中心在《PNAS》发表草莓果实发育和成熟研究成果

      发布者:周君玲发布时间:2018-12-04浏览次数:253

      近日,我校园艺学院和海峡联合研究院园艺植物生物学及代谢组学研究中心Chizuko Yamamuro课题组在《PNAS》期刊上发表了题为Interlinked regulatory loops of ABA catabolism and biosynthesis coordinate fruit growth and ripening in woodland strawberry”的论文。据悉, 这是全球范围内草莓研究首次在PNAS级别的顶级刊物发表相关工作,也是全国果树学科首次在该杂志发表的研究论文。文章第一作者廖雄为福建农林大学园艺学院师资博士后,参与该研究工作的还有园艺中心的俞晓敏副教授和刘仁义教授。文章以二倍体森林草莓“Yellow Wonder”为试材,揭示了生长素(Auxin),赤霉素(GA)和脱落酸(ABA)协同调控草莓果实发育和成熟的分子机制。

      果实的生长发育是指从开花到果实衰老的全过程,一直是园艺学科的研究热点。在果实早期发育阶段,AuxinGA正调控果实的生长和发育。而乙烯和ABA则普遍被认为是分别调控呼吸跃变型果实(例如番茄)和非呼吸跃变型果实(例如草莓)成熟的关键激素。多年来,国内外有很多研究组一直在探讨植物激素调控果实发育和成熟的分子机理,其中以番茄为模式植物的呼吸跃变型果实的相关研究已相对深入。草莓属与蔷薇科,该科包含多数最重要果树,如苹果,桃,梨树等。这些果树通常遗传背景复杂,生活周期长,无法进行遗传转化,基础研究难度很大。而草莓具有基因组测序已完成,生长周期短,易于转化等优点,为研究蔷薇科果实发育的理想模式植物。然而,生长Auxin,GAABA这三种主要激素调控草莓果实生长发育和成熟在机理上的联系仍不清楚。

      该论文指出AuxinGA均能促进草莓果实早期的生长和发育,但其作用机理不同。Auxin主要促进草莓果实横径的生长,同时也在一定程度促进纵径的生长;GA主要促进纵径的生长;而ABA同时抑制横纵和纵径的生长。其中,Auxin可通过GA-依赖和GA-不依赖两条途径调控果实的早期发育。在GA-依赖途径中,Auxin通过调控GA合成基因(FveGA20oxsFveGA3oxs)和信号转导基因(FveDELLAs)的表达调控果实早期生长和发育。



      在草莓果实发育早期,AuxinGA含量较高,高水平的GA含量诱导编码ABA降解酶的关键基因FveCYP707A4a的表达,同时果实中ABA合成关键基因FveNCED5的表达较低,导致果实中ABA含量较低,低水平的ABA含量负负反馈调节FveCYP707A4a的表达,进一步降低内源ABA含量。高水平的AuxinGA含量和低水平的ABA含量共同促进草莓果实的发育。在草莓果实发育后期,AuxinGA含量较低,FveCYP707A4a的表达下调,ABA含量升高,进而正向反馈调节FveNCED5的表达,进一步增加内源ABA含量,促进草莓果实的成熟。该研究结果从机理上解释了Auxin,GAABA如何协同调控草莓果实早期发育和后期成熟。这些发现为不同形状和大小的草莓选育提供了分子理论基础。

      该文章的发表,既是园艺学科研究的重大突破,也是我校人才强校战略,园艺中心与园艺学院在学科发展上深度融合的重要成果!

      文章链接:http://www.pnas.org/content/early/2018/11/16/1812575115


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