中国农业大学马男课题组揭示乙烯调节月季花瓣运动的分子机制学术资讯

来源：BioArt植物

花朵是被子植物的繁殖器官。花朵开放是花瓣展开、暴露出雌雄蕊的生物学过程，对于完成授粉和繁育后代至关重要。花朵是花卉作物最重要的观赏器官。花朵开放也是观赏品质的形成过程，直接决定了花卉产品的经济价值。因此，确保花朵正确开放始终是花卉品质调控的重要内容。

月季（Rosa hybrida）属于蔷薇科蔷薇属，是世界范围内的重要花卉作物，被广泛用做切花、盆花和庭院花卉，具有很高的经济价值。中国农业大学高俊平教授团队早期的工作发现，乙烯促进月季花瓣外翻，但抑制花瓣扩展，并对乙烯抑制花瓣扩展的机制进行了系统的解析（中国科学, 2005; Plant Physiology, 2008, 2013）。然而，乙烯诱导月季花瓣外翻的机制一直未见报道。

2021年2月3日，中国农业大学园艺学院马男教授课题组在The Plant Cell在线发表了题为Ethylene-regulated asymmetric growth of petal base promotes flower opening in rose (Rosa hybrida)的研究论文，揭示了月季响应乙烯调节花朵开放的分子机制。

马男课题组在这一研究中发现，月季花瓣基部近轴侧（Adaxial side）和远轴侧（Abaxial side）的不对称生长是驱动花瓣外翻，引起花朵开放的主要动力。乙烯信号下游的转录因子RhEIN3直接结合在HD-Zip I基因RhPMP1（PETAL MOVEMENT-RELATED PROTEIN 1）的启动子上，促进其转录本在花瓣基部近轴侧特异积累；RhPMP1通过上调细胞周期APC/C复合体亚基RhAPC3b的表达，促进花瓣基部近轴侧细胞的内源复制（endoreduplication），引起细胞扩展，最终导致花瓣基部不对称生长，花瓣向外张开，花朵完全开放。

图1 乙烯诱导月季花瓣基部不对称生长的调控途径

这一发现揭示了以RhPMP1-RhAPC3b模块为核心，响应乙烯、调节花朵开放的信号途径（图1）。研究结果为深入理解高等植物花朵开放调节机制提供了新的认知，为月季种质资源创制和花朵开放品质调控技术的研发奠定了理论基础。

中国农业大学园艺学院马男教授为通讯作者，博士研究生程晨霞、俞芹为主要完成人。中国农业大学国家级创新团队负责人高俊平教授、美国康奈尔大学甘苏生教授和费章君教授以及加州大学戴维斯分校蒋才忠教授给予了指导和帮助。程晨霞于2019年获得中国农业大学观赏园艺学科博士学位，现为青岛农业大学园艺学院讲师。研究工作由国家重点研发基础专项和国家自然科学基金面上项目资助。

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