近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院西北旱區(qū)果樹發(fā)育生物學(xué)團(tuán)隊(duì)在《The Plant Cell》上在線發(fā)表了題為“Cytokinin-responsive MdTCP17 interacts with MdWOX11 to repress adventitious root primordium formation in apple rootstocks”的研究論文，該研究闡明了MdTCP17介導(dǎo)CTK抑制不定根原基發(fā)生的分子機(jī)制，進(jìn)一步揭示了不定根在蘋果砧木中難以形成的原因。不定根發(fā)生是植物無(wú)性繁殖的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在植物器官扦插和組織培養(yǎng)中廣泛使用，對(duì)農(nóng)、林與園藝業(yè)的發(fā)展具有重要的價(jià)值。蘋果不定根發(fā)生的生理分子機(jī)制與調(diào)控方面已開展了大量研究，但有關(guān)細(xì)胞分裂素（CTK）抑制不定根發(fā)生分子機(jī)制研究尚較為薄弱。
該研究團(tuán)隊(duì)首先在大田和組織培養(yǎng)條件下，對(duì)我國(guó)主栽蘋果不同砧木的不定根發(fā)生能力進(jìn)行了評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)其不定根發(fā)生能力存在顯著差異。為進(jìn)一步探究引起蘋果砧木不定根發(fā)生差異的內(nèi)在因素，研究團(tuán)隊(duì)分析了不同生根能力的蘋果砧木中內(nèi)源激素含量，發(fā)現(xiàn)蘋果砧木的不定根發(fā)生能力與內(nèi)源CTK含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系?；虮磉_(dá)分析發(fā)現(xiàn)CTK相關(guān)基因MdTCP17的表達(dá)與不定根發(fā)生能力負(fù)相關(guān)，MdTCP17可以直接響應(yīng)CTK信號(hào)，在蘋果中過(guò)表達(dá)MdTCP17顯著抑制了不定根的發(fā)生。此外，為探究MdTCP17如何抑制不定根發(fā)生，研究發(fā)現(xiàn)與MdTCP17互作的蛋白MdWOX11同樣是在不定根發(fā)生的起始階段具有時(shí)空共表達(dá)特性，并闡明了MdWOX11具有促進(jìn)蘋果不定根發(fā)生的功能，MdWOX11直接轉(zhuǎn)綠激活MdLBD29的表達(dá)，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)MdTCP17能夠抑制MdWOX11對(duì)MdLBD29的轉(zhuǎn)錄激活作用。
通過(guò)以上研究，闡明了MdTCP17介導(dǎo)CTK抑制不定根原基發(fā)生的分子機(jī)制。即在難生根的蘋果砧木中，高含量的CTK促進(jìn)MdTCP17的表達(dá)，抑制了MdWOX11的表達(dá)，MdTCP17與MdWOX11互作，MdTCP17抑制了MdWOX11對(duì)MdLBD29的轉(zhuǎn)錄活性，從而抑制了蘋果砧木不定根原基的發(fā)生（圖1）。這些發(fā)現(xiàn)闡明了不定根在蘋果中難以形成的原因，進(jìn)一步揭開了蘋果砧木難生根的奧秘，加快了蘋果砧木無(wú)性繁育的進(jìn)程。此外，在上述研究基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了不定根調(diào)控技術(shù)，并將其應(yīng)用在砧木無(wú)糖組培和壓條繁育中，為種苗這個(gè)卡脖子問(wèn)題的解決提供了思路。
園藝學(xué)院毛江萍副教授為該論文第一作者，張東教授為該論文通訊作者。本研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFD1000101）、國(guó)家自然科學(xué)基金（32102359）、國(guó)家蘋果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-27）、唐仲英基金會(huì)、西北農(nóng)林科技大學(xué)“雙一流”建設(shè)專項(xiàng)等項(xiàng)目支持。
原文鏈接：https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koac369/6953371
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