2023年1月，嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室和我校亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、園藝學(xué)院李建國研究員團(tuán)隊(duì)在植物學(xué)國際主流學(xué)術(shù)期刊The Plant Journal（IF5Y=8.028）發(fā)表了題為“A LcDOF5.6-LcRbohD regulatory module controls the ROS-mediated fruitlet abscission in litchi”的研究論文（鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16092），揭示了一個(gè)活性氧（ROS）的調(diào)控模塊LcDOF5.6–LcRbohD，從而介導(dǎo)荔枝的幼果脫落。園藝學(xué)院李建國研究員、趙明磊副研究員和生命科學(xué)學(xué)院吳鴻教授為通訊作者，園藝學(xué)院博士后馬興帥和博士研究生謝仙林為共同第一作者。
植物器官脫落過程中暴發(fā)大量的活性氧（ROS），但有關(guān)ROS參與植物器官脫落的分子機(jī)制目前還未清晰。荔枝是我國南方重要的特色果樹，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但生理落果嚴(yán)重，這極大地限制了荔枝產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。該研究首先證實(shí)，RBOH 的同系物LcRbohD在荔枝幼果脫落過程對(duì) ROS 的產(chǎn)生至關(guān)重要，其表達(dá)在脫落過程中上調(diào)，從而使果實(shí)離區(qū)（FAZ）中的ROS積累增加。同時(shí)，LcRbohD的沉默可減少FAZ 中ROS的積累并降低荔枝幼果的脫落。 進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子LcDOF5.6可直接結(jié)合LcRbohD啟動(dòng)子并抑制其表達(dá)。與此一致，LcDOF5.6的沉默會(huì)上調(diào)LcRbohD的表達(dá)，從而使FAZ中積累更高的ROS并促進(jìn)幼果脫落。此外，LcRbohD和 LcDOF5.6也會(huì)影響脫落信號(hào)通路和乙烯通路中關(guān)鍵基因（如LcIDL1、LcHSL2、LcACO2、LcACS1和LcEIL3）的表達(dá)（圖2）。
圖2 LcDOF5.6-LcRbohD調(diào)控模塊參與荔枝幼果脫落的調(diào)控機(jī)制
近年來，李建國研究員課題組圍繞荔枝落果的問題，相繼在Tree Physiology (Ma et al., 2019)、Journal of Experimental Botany (Li et al.,2019; Zhao et al., 2020)、Horticulture Research (Ma et al., 2021)及The Plant Journal (Ma et al., 2020; 2021；2023)等期刊發(fā)表高水平論文，不斷揭示荔枝落果的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中功能基因的作用機(jī)制，研究結(jié)果不僅為今后荔枝落果調(diào)控的分子改良提供了理論基礎(chǔ)，也為其他物種的器官脫落研究提供了借鑒。
本研究得到國家自然科學(xué)基金、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室和國家現(xiàn)代荔枝龍眼產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目的支持。
文/圖 園藝學(xué)院、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室、亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 趙明磊 馬興帥
