記者7日從中國農業科學院獲悉，該院蔬菜花卉研究所研究員楊學勇團隊聯合華大生命科學研究院等研究團隊的最新研究，首次構建了植物發育花芽時空轉錄組圖譜并重建其細胞譜系，并揭示了黃瓜的“雌花發育秘密”——基因開關決定雌花的性別和果實長相。相關成果日前發表在《自然·植物》（《Nature Plants》）上。
“黃瓜花有雌花和雄花之分，而決定它們性別的關鍵，就藏在花朵底部的‘小房子’——子房里。本次的研究發現，這個‘小房子’的位置和形態，由一組特殊的基因（KNAT2-like1）開關控制。”論文通訊作者楊學勇表示。
黃瓜上位和下位子房形成示意圖。
黃瓜、西瓜等葫蘆科植物的果實由花朵底部的“小房子”膨大而成。這種長在花器官下方的子房被稱為“下位子房”，而蘋果、梨等假果也是由同樣的結構發育而來。但長期以來，科學界對下位子房的形成機制知之甚少。
研究團隊通過研究黃瓜發現，下位子房的形成與花托的異常膨大密切相關。為了揭開這個過程的基因調控機制，研究團隊使用了華大基因的“時空相機”Stereo-seq技術。“這項技術就像給植物發育過程拍電影，記錄下每個細胞在何時何地表達哪些基因。通過分析52個不同發育階段的樣本，我們團隊繪制了黃瓜花芽的‘細胞譜系圖’，發現花托的快速生長源于一種特殊的分生組織活性。”楊學勇說。
此外，研究團隊還找到了控制這一過程的“主開關”——KNAT2-like1基因?！斑@個基因就像汽車的油門，不僅啟動花托的早期發育，還持續推動細胞分裂。當關閉這個基因時，黃瓜花托停止生長，雌花變成了類似番茄的兩性花，子房也回到了上位狀態?！睏顚W勇說。
“本次研究首次從基因層面解釋了下位子房的形成機制，這對葫蘆科作物育種具有重要意義?！睏顚W勇表示，未來有望通過分子設計育種，培育出產量更高、抗逆性更強的新品種，讓老百姓的菜籃子更豐富。
（受訪者供圖）
