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柑橘油胞發(fā)育之謎被破解

發(fā)布時間:2024-02-21 14:23:00來源: 光明網(wǎng)-《光明日報》

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

  復(fù)雜功能結(jié)構(gòu)如何形成是一個重要的生物學(xué)問題。植物進化出多種分泌結(jié)構(gòu)來抵御植食動物取食和病原菌侵染。前人關(guān)于植物分泌結(jié)構(gòu)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(nèi)部分泌結(jié)構(gòu)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(tǒng)。

  生活中,當人們手剝橘子皮、柚子皮或擠檸檬時,經(jīng)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(dǎo)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(jié)構(gòu)。研究柑橘油胞,對于柑橘果實外觀品質(zhì)、果實多元化利用、柑橘油斑病防控、柑橘產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量綠色發(fā)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(fā)現(xiàn),調(diào)控葉片邊緣發(fā)育的兩個重要轉(zhuǎn)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(diào)控元件GCC盒,促進油胞起始與分化。CsDRNL/CsLMI1調(diào)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(chuàng)制的遺傳材料和柑橘枝刺模式系統(tǒng)取得三點突破:一是通過正向和反向遺傳學(xué)結(jié)合,發(fā)掘到柑橘油胞起始和發(fā)育核心調(diào)控因子CsLMI1;二是利用柑橘枝刺模式系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)了表皮信號調(diào)控亞表皮分泌結(jié)構(gòu)發(fā)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(fā)育與油胞次生代謝物合成與積累的協(xié)同作用,發(fā)現(xiàn)CsMYC5為CsDRNL/CsLMI1下游重要基因,同時調(diào)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(fā)育之謎,還將有助于柑橘產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。研究結(jié)果可以指導(dǎo)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(zhì)。此外,研究結(jié)果還有助于促進柑橘果皮等綜合利用,增加精油產(chǎn)值,提升柑橘產(chǎn)業(yè)效益。

  《光明日報》(2024年02月21日 08版)

(責編:李雨潼)

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