Plant Cell | 中国农业大学张小兰课题组揭示黄瓜侧枝伸长调控新机制

侧枝是影响黄瓜产量和栽培方式的重要性状，不同品种间侧枝数目差异巨大。不同的市场需求对侧枝数目的要求也不尽相同：鲜食黄瓜生产主要种植主蔓结瓜的少侧枝品种，而加工型黄瓜生产多选择侧枝结瓜能力较强的多侧枝品种。目前，关于黄瓜侧枝发育调控机制的研究非常有限，仅有少数几个基因被报道。

近日，中国农业大学园艺学院张小兰课题组在The Plant Cell杂志在线发表了题为The AGAMOUS-LIKE 16-GENERAL REGULATORY FACTOR 1 module regulates axillary bud outgrowth via catabolism of abscisic acid in cucumber的研究论文，揭示了黄瓜MADS-box家族转录因子AGAMOUS-LIKE 16 (CsAGL16)调控黄瓜侧枝伸长的分子机制。

该研究发现，黄瓜MADS-box转录因子CsAGL16正调控黄瓜侧枝伸长。CsAGL16突变后导致侧枝减少，而过表达则促进了侧枝伸长。进一步研究发现，CsAGL16直接结合并促进ABA 8'-羟化酶基因CsCYP707A4的表达，从而降低了腋芽中的ABA水平，促进腋芽伸长。CsCYP707A4突变后抑制了腋芽的伸长并增加了腋芽中的ABA水平，而将CsCYP707A4在Csagl16突变体中过表达或用ABA生物合成抑制剂Na2WO4处理Csagl16突变体均可以部分恢复Csagl16突变体的表型。

此外，黄瓜General Regulatory Factor 1 (CsGRF1)与CsAGL16在蛋白水平上相互作用，并抑制了CsAGL16对CsCYP707A4的转录激活。CsGRF1突变后促进了腋芽伸长并降低了腋芽中的ABA水平，而Csagl16 Csgrf1双突表现出与Csagl16单突相似的侧枝表型，表明在侧枝发育过程中CsGRF1依赖于CsAGL16-CsCYP707A4通路。

综上所述，该研究揭示了CsAGL16调控黄瓜侧枝伸长的分子机制。研究结果为培育具有合适侧枝数目的黄瓜品种提供了重要的理论基础和基因资源，并提供了一种在作物育种过程中通过调节腋芽中的ABA水平以产生理想分枝表型的策略。

值得一提的是，近期张小兰团队在黄瓜叶片大小和单株产量调控研究方面也取得了新进展。该团队在Journal of Integrative Plant Biology在线发表了题为CsRAXs negatively regulate leaf size and fruiting ability through auxin glycosylation in cucumber的研究论文，揭示了R2R3-MYB转录因子CsRAXs通过生长素途径调控黄瓜叶片大小并最终影响黄瓜坐果能力的分子机制，为通过分子育种技术培育高产的黄瓜新品种提供了新的基因位点。

中国农业大学园艺学院博士研究生陈家才为两篇论文的第一作者，张小兰教授为该论文的通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金和拼多多-中国农业大学研究基金等项目的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plcell/koae108

https://doi.org/10.1111/jipb.13655