湖南农业大学武涛团队在黄瓜高产和品质遗传改良方向取得系列进展

稳产高产是高效蔬菜生产的前提，优良外观品质是蔬菜产品畅销的保障。湖南农业大学园艺学院武涛教授带领的黄瓜种质创新与遗传改良团队围绕黄瓜高产相关基因挖掘和蜡粉形成机制解析开展研究，于近期取得了系列研究进展，相继发表在Plant Biotechnology Journal、Plant Physiology和Nature Plants等期刊，研究成果被Nature Plants杂志Research Briefing栏目评价和重点推介。

一、阐明了以乙酰转移酶CsHLS1为核心，调控黄瓜叶片形态和叶柄夹角发育的分子网络

2024年1月23日，武涛教授团队在国际期刊Plant Biotechnology Journal在线发表了题为CsHLS1-CsSCL28 module regulates compact plant architecture in cucumber的研究论文，阐明了黄瓜叶片形态和叶柄夹角受乙酰转移酶CsHLS1调控的分子网络，为通过改良株型，提高光合效率，稳产增产提供了新的手段。

https://doi.org/10.1111/pbi.14298

二、揭示了黄瓜果把发育机理，为黄瓜外观品质的遗传改良提供了理论依据

黄瓜果实不同区域蜡粉分布存在差异，通常在果把处少于其他部分，这在一定程度上影响到果实外观品质。由于造成这种差异的分子机制不清楚，导致有针对性地克服这一问题缺少对应措施。前期研究发现少蜡粉突变体ygp的果把显著短于野生型，而突变体果把单位面积蜡粉球状体个数和果实处没有差异，暗示目标基因可能影响蜡粉的分布且果把长度和黄瓜果实表面蜡粉分布或许在发育上存在相关调控机制。

2024年3月6日，武涛教授团队在国际期刊Plant Physiology发表了题为Transcription factor CsMYB36 regulates fruit neck length via mediating cell expansion in cucumber的研究论文，该研究揭示了CsMYB36通过直接激活细胞扩张蛋白CsEXLA3的表达进而调控黄瓜果把伸长的分子机制，为黄瓜果实外观品质的遗传改良提供了理论依据（点击查看：）。

https://doi.org/10.1093/plphys/kiae140

三、率先发现了黄瓜果皮腺体毛中一个全新的细胞壁结构-环颈带，并揭示了这一结构通过阻控硅酸盐的回流来决定果实表面蜡粉形成的细胞学机制，为黄瓜果实外观品质遗传改良及调控提供了全新的理论基础

2024年2月19日，湖南农业大学武涛教授团队与日本东京大学Toru Fujiwara教授团队合作在Nature Plants杂志发表了题为Novel lignin-based extracellular barrier in glandular trichome的研究论文，在黄瓜果皮腺体毛中发现了一个具有普适规律、由木质素构成且存在CsCASP1定位的植物新细胞壁结构，命名为环颈带（neck strip），该结构在黄瓜蜡粉球状体中发挥质外体运输屏障功能，将运输到蜡粉球状体腺体细胞中的硅酸盐等积累在质外体区间，而不会通过颈细胞回流到其他细胞，从而在黄瓜蜡粉形成过程中发挥了决定性作用（点击查看：）。

https://www.nature.com/articles/s41477-024-01626-x

植物腺体毛因其能储存和分隔多种特殊化合物，也被称为“生物工厂”，然而对于化合物在腺体毛内的储存和分隔机制一直未被解析。2024年3月1日，针对武涛教授和Toru Fujiwara教授团队的联合发现，Nature Plants杂志Research Briefing栏目又对该研究成果进行了宣传报道，其创新性、重要性和广泛的应用前景得到国内外同行高度评价。Nature Plants杂志邀请了全球植物凯氏带和营养运输研究领域权威专家和引领者Niko Geldner教授撰写评述，他认为：“This is simply a beautiful story that was a pleasure to read.……Casparian strips have been largely associated with roots…… although there are few examples in the literature where it is claimed that they are formed in other tissues”（这件工作做的得非常漂亮，读来令人愉悦和兴奋…....，凯氏带在很大程度上与根有关，尤其是根的内皮层，之前的文献中几乎没有其他组织中鉴定到类似的结构）。Nature Plants杂志副主编Raphael Trösch教授评价：“Glandular trichomes can store secondary metabolites and prevent backflow through the neck. The authors……thus presenting evidence for a Casparian strip-like structure in a novel tissue type. This is an interesting example for a known strategy being applied in a novel context”（植物腺体毛可以储存次生代谢物质并通过环颈带阻止其回流，……该研究在一个新的植物组织中发现了凯式带类似细胞壁结构，该研究结果非常吸引人，是一个将已知策略应用至全新领域的典型案例）。

https://doi.org/10.1038/s41477-024-01627-w

湖南农业大学黄瓜种质创新与遗传改良团队负责人：武涛，教授，博士生导师，湖南农业大学园艺学院院长，主要从事黄瓜遗传改良与分子调控研究。近年来先后主持国家自然科学基金和湖南省基金等项目20余项；入选湖南省杰青，任农业农村部园艺作物（蔬菜、茶叶等）基因资源评价利用重点实验室主任、《园艺学报》编委和中国园艺学会分子育种分会常务理事。近年来武涛教授团队在黄瓜高产基因挖掘和外观品质遗传改良与调控领域取得了系列研究进展，相关研究成果发表在Nature Plants、Plant Biotechnology Journal、Plant Physiology和Plant Journal等期刊。