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不定根的形成是茶树无性繁殖成功的关键所在,然而关于茶树不定根的发生发育机制尚不清楚。近日,西北农林科技大学茶叶创新团队在The Plant Journal在线发表了题为The auxin-responsive CsSPL9-CsGH3.4 module finely regulates auxin levels to suppress the development of adventitious roots in tea (Camellia sinensis)的研究论文。该研究利用茶树组培苗及扦插苗体系,发现外源生长素对茶树不定根发生具有促进作用,发掘并验证了生长素响应模块CsSPL9-CsGH3.4通过降低体内游离 IAA 的含量而负调控茶树不定根发生的生物学功能。
该研究发现,生长素吲哚乙酸(IAA)的含量在不定根形成的关键时期显著增加,对茶树组培苗及扦插苗外源施用类生长素萘乙酸(NAA)能够促进不定根的形成、提高生根率,表明生长素对茶树不定根发生具有促进作用。在这一过程中,CsSPL9 表达水平与茶树不定根发生负相关。在茶树组培苗及扦插苗中对其表达进行瞬时抑制,能够显著提高不定根生根率和数目,并增加体内游离IAA的含量,而茶树中瞬时过量表达CsSPL9 能够明显降低游离 IAA 的积累。其超表达的拟南芥不定根数目也显著下降且对生长素响应不敏感,体内游离 IAA 含量显著降低,以上结果表明 CsSPL9 能够响应生长素的诱导,并通过降低茶树体内游离 IAA 的含量抑制茶树不定根发生。
GH3基因具有催化游离生长素形成结合态生长素的生物学功能,该研究通过转录组测序等技术发现茶树中CsGH3.4是CsSPL9的潜在靶基因,并通过酵母单杂、EMSA、LUC等实验验证了CsSPL9能够激活CsGH3.4的表达。随后,利用茶树瞬时转化和拟南芥稳定转化体系,发现CsGH3.4同样负调控茶树体内游离IAA的含量,超表达该基因的拟南芥植株不定根数显著性减少且对生长素响应不敏感。
综上,该研究提出了一个模型来阐明 CsSPL9-CsGH3.4 模块通过精细调控茶树体内游离IAA的含量而负调控茶树不定根发生的功能,研究结果有助于为良种繁育和改进扦插技术提供理论依据和研究基础,对茶树等木本植物的无性繁殖具有重要意义。
西北农林科技大学园艺学院茶叶创新团队的青年教师王文钊、已毕业硕士生焦蒙敏和在读硕士生黄雪为共同第一作者,鲍露副教授为通讯作者,团队负责人余有本教授提供了重要的指导和支持。该研究受到国家自然科学基金、国家现代农业产业技术体系、国家重点研发项目等项目资助,园艺学院园艺科学研究中心为该研究提供了技术支持。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16916
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