广东
近日，华中农业大学园艺林学学院张飞教授课题组在Current Biology期刊上发表题为“Thorn specification in citrus plants by an SHI/STY family transcription factor”的研究成果。华中农业大学柑橘团队已出站博士后郑庆游（现巴黎萨克雷大学博士后）为该论文第一作者，张飞教授为通讯作者。
该研究通过嫩刺-嫩茎杆的比较转录组分析和CRISPR-Cas9基因编辑筛选，鉴定出一个SHI/STY家族转录因子TI3。在枳橙中敲除TI3基因后，突变体叶腋处的枝刺完全转变为可继续生长的侧枝或休眠芽，证实
TI3是枝刺发育的必需基因。进一步表达模式分析显示， TI3 特异性地在刺分生组织和早期刺原基中积累，而在相邻的腋芽分生组织中不表达。
前期研究发现，CsCEN功能缺失突变体的每个叶腋处，休眠腋芽均异位发育为刺，表现为“双刺”表型。本研究通过RNA原位杂交证实，这些异位发育的刺中出现了TI3基因的异常表达。进一步的机制研究表明，CsCEN蛋白与CsFD形成复合体，直接抑制TI3基因的启动子转录活性。关键的遗传证据显示，cscen ti3双突变体的表型与
ti3单突变体相同，均为“双分枝”，而非
cscen单突变体的“双刺”，证明
CsCEN在腋芽发育中位于
TI3上游。这些结果表明，CsCEN作为 TI3 的关键上游抑制因子，在空间上限制刺发育程序的错误启动，从而维持腋芽的发育潜能。
通过整合ti3突变体转录组分析与TI3蛋白的DAP-seq结果，研究明确了TI3调控枝刺发育的分子通路。TI3结合CTAG顺式作用元件，特异性激活枝刺身份决定基因TI1和TI2的表达，TI1/TI2进而抑制干细胞活性关键调控基因CsWUS的转录，最终导致枝刺分生组织干细胞活性终止和有限生长程序的启动。此外，TI3还能通过结合自身3′ UTR区域的CTAG富集区，实现自我正向调控，促进枝刺形成。
研究还揭示了枝刺发育核心调控机制的进化保守性。在芸香科的代表物种如澳指檬、酒饼簕和香吉果中，TI3的同源基因均表现出在枝刺中特异性高表达的模式，表明这一调控模块在芸香科植物中具有广泛的保守性。
枝刺是柑橘抵御植食动物的有效防御结构，但在果园中却增加了管理成本和操作风险。该研究首次揭示了控制枝刺发育的核心转录开关TI3，不仅阐明了植物分生组织命运抉择的新机制，更为柑橘无刺育种提供了明确的分子靶点。通过基因编辑技术精准靶向TI3，有望在不影响果树生长的前提下，定向培育出无刺或弱刺的柑橘新品种，这对于枳、卡里佐枳橙等多刺常用砧木，以及耐黄龙病澳指檬等多刺接穗品种的遗传改良具有重要的应用价值。
柑橘枝刺和腋芽发育的分子调控模式图
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