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植物园揭示赤霉素和细胞分裂素相互作用促进小桐子生长机理
2017-9-20
GA3 和 BA 处理三周龄小桐子幼苗促进腋芽生长
植物分枝或分蘖的特性决定其株型结构，也与其适应环境能力和种子产量密切相关。植物激素在调控植物分枝生长发育过程中起着关键作用，生长素、细胞分裂素和独角金内酯被认为是 3 种主要的分枝调控激素，而赤霉素的作用被忽视。中国科学院西双版纳热带植物园科研人员前期的研究发现，赤霉素可有效促进包括小桐子在内的多种木本植物的分枝生长发育。赤霉素促进小桐子分枝生长发育的分子机理，及其在调控分枝生长发育过程中，与细胞分裂素和独角金内酯等其它激素相互作用机制有待深入研究。
版纳植物园能源植物分子育种研究组博士研究生倪军和赵美丽及其合作者，在导师徐增富的指导下采用比较转录组方法，对赤霉素和细胞分裂素相互作用促进小桐子分枝生长的分子机理进行研究。通过对赤霉素 (GA3) 和 (BA) 处理的腋芽转录组比较分析，结果显示，有 250 个基因受到 GA3 和 BA 共同调控。其中，共同下调的基因中有一些 NAC 家族的转录因子，包括 JcNAC1，JcNAC2，JcNAC3，JcNAC5，JcNAP，JcNAP-like 以及 JcNAC047；qPCR 分析结果显示，这些 NAC 基因的表达受到独角金内酯 (GR24) 处理的上调，推测他们可能参与分枝生长的调控。此外，在 GA3 和 BA 处理后，细胞周期基因 CDC6，CDC45 和 GRF5 的表达上调，表明 GA3 和 BA 可以通过调节细胞周期机制促进腋芽的生长。更有趣的研究结果是，在腋芽中，BA 处理显著上调 GA 生物合成基因 JcGA20oxs 和 JcGA3ox1 的表达，下调 GA 降解基因 JcGA2oxs 的表达，这说明细胞分裂素促进分枝，可能部分是通过提高 GA 的含量来实现的。该比较转录组学研究结果，为进一步阐明植物激素相互作用调控木本植物分枝生长发育的分子机理奠定了基础。
相关研究结果以 Comparative transcriptome analysis of axillary buds in response to the shoot branching regulators gibberellin A3 and 6-benzyladenine in Jatropha curcas 为题，发表在 Scientific Reports 上。研究工作得到了国家自然科学基金项目和中科院植物种质资源创新项目的资助。
