山东省农业科学院 科技动态 蔬菜所在黄瓜花药发育调控方面取得新进展
近日，蔬菜所瓜类遗传育种与栽培团队在国际知名期刊《Plant Cell Reports》（中科院二区，IF=5.3）发表了题为“Constitutive expression of cucumber CsACS2 in Arabidopsis disrupts anther dehiscence through ethylene signaling and DNA methylation pathways”的研究论文，系统揭示了黄瓜CsACS2基因如何通过乙烯信号和DNA甲基化途径抑制花药开裂，从而导致雄性不育的调控机制。
乙烯是植物发育中的关键激素，调控包括性别分化、花器官发育和逆境响应等多个过程。本研究通过分子生物学与组学相结合的方法，发现在拟南芥中组成型表达黄瓜CsACS2基因激活了乙烯信号途径，同时抑制了花药内壁次生壁加厚相关基因的表达，最终阻碍了花药开裂。RNA测序分析显示，乙烯信号相关基因（如EIN3、EIL1）显著上调，而次生壁生物合成相关基因显著下调。此外，基因集合富集分析表明，CsACS2的过表达可能通过改变DNA甲基化模式进一步影响花药发育过程。为了验证这些信号途径的功能，研究团队通过乙烯受体抑制剂硝酸银（AgNO₃）和DNA甲基化抑制剂5-氮杂胞苷（5-aza）进行了回补实验。结果表明，AgNO₃处理能够恢复花药开裂和育性，而5-aza则仅能部分恢复，进一步确认乙烯信号在此过程中的核心作用。本研究不仅为乙烯信号和DNA甲基化在植物生殖发育中的互作机制提供了新见解，也为作物育种中雄性不育系的培育提供了理论依据。
蔬菜所瓜类遗传育种与栽培团队杨宗辉博士为该论文的第一作者，曹齐卫研究员为论文的通讯作者。本研究得到国家自然科学基金（32200506）、院农业科技创新工程（CXGC2023A07）、国家重点研发计划（2023YFD120150）、国家大宗蔬菜产业技术体系（CARS-23-G13）等项目的资助。（撰稿：杨宗辉 核稿：王凤德）
文章链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00299-024-03374-w
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