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      柑橘油胞發育之謎被破解

      時間:2024-02-21 19:46:10|來源:光明網|點擊量:29974

      光明日報訊(記者王建宏、張銳 通訊員徐行)日前,《科學》雜志以封面論文形式發表了華中農業大學柑橘團隊鄧秀新院士、張飛教授課題組題為《柑橘油胞發育與精油合成的分子調控》的研究成果。研究以柑橘油胞為新模式系統,揭示了分泌囊起始和發育的分子調控通路,為提升金柑類果實鮮食品質和增加甜橙、檸檬等精油產值提供重要理論基礎。

      復雜功能結構如何形成是一個重要的生物學問題。植物進化出多種分泌結構來抵御植食動物取食和病原菌侵染。前人關于植物分泌結構研究大多聚焦于表皮分泌腺毛,如番茄腺毛、青蒿腺毛等。然而,亞表皮分泌囊、內部分泌結構如樹脂道以及乳汁管等如何形成依然是謎,其主要原因在于缺乏合適模式研究系統。

      生活中,當人們手剝橘子皮、柚子皮或擠檸檬時,經常會從果實表皮飛濺出帶有特殊香氣的精油,這個過程其實就是因油胞破裂而導致精油釋放。柑橘油胞屬于分泌囊,是橘子、橙子、黃皮果、九里香等蕓香科植物的特征性結構。研究柑橘油胞,對于柑橘果實外觀品質、果實多元化利用、柑橘油斑病防控、柑橘產業高質量綠色發展等具有重要意義。而做好這項研究的前提就需要回答好“柑橘油胞是如何形成”這一基本問題。

      研究團隊發現,調控葉片邊緣發育的兩個重要轉錄因子CsDRNL和CsLMI1也控制油胞起始。CsDRNL直接作用于CsLMI1啟動子保守調控元件GCC盒,促進油胞起始與分化。CsDRNL/CsLMI1調控模塊激活CsMYC5.后者促進油胞鞘細胞分化、分泌腔形成以及精油合成。

      該研究利用前期創制的遺傳材料和柑橘枝刺模式系統取得三點突破:一是通過正向和反向遺傳學結合,發掘到柑橘油胞起始和發育核心調控因子CsLMI1;二是利用柑橘枝刺模式系統,發現了表皮信號調控亞表皮分泌結構發育的機制,即表皮油胞起始細胞特異表達的CsDRNL直接激活CsLMI1;三是證實了油胞發育與油胞次生代謝物合成與積累的協同作用,發現CsMYC5為CsDRNL/CsLMI1下游重要基因,同時調控油胞成熟分化與精油合成。

      該研究不僅破解了柑橘油胞發育之謎,還將有助于柑橘產業高質量發展。研究結果可以指導培育無油胞新品種,去除果皮精油苦麻味,提升金柑等果實鮮食品質。此外,研究結果還有助于促進柑橘果皮等綜合利用,增加精油產值,提升柑橘產業效益。

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    2. 責任編輯 / 李宗文

    3. 審核 / 李俊杰 劉曉明
    4. 終審 / 平筠
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