西北农林科技大学徐凌飞团队揭示乙烯参与调控无籽梨胚珠败育的分子机制学术资讯

果实无籽是一种优良的果实性状，不但能够提高果实可食率，而且更加便于食用。目前，无籽品种的培育已经成为果树育种工作者的重要研究方向之一。研究报道，无籽果实的形成离不开多种植物激素的协同调控，但是关于植物激素是如何参与调控早期种子死亡的机制还没有确切报道。

近日，西北农林科技大学徐凌飞教授团队在Horticulture Research发表了题为PbEIL1 acts upstream of PbCysp1 to regulate ovule senescence in seedless pear的研究论文。该研究揭示了乙烯响应因子Ethylene-Insensitive 3-like 1 (EIL1)通过直接影响细胞衰老相关基因CYSTEINE PROTEINASE 1 (Cysp1)的转录，参与调控无籽梨胚珠的败育和衰老。

该研究通过自花、异花授粉等田间试验及组织解剖学观察，对无籽梨品种‘1913’的败育类型及原因进行鉴定发现，异花授粉是形成无籽果实的前提，同时受精障碍是导致种子败育的根本原因。结合转录组数据，内源激素含量测定及1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)处理离体梨种子实验确定，受精失败后，胚珠内乙烯的过度积累引发了胚珠提前衰老和死亡。

另外，通过对乙烯信号通路相关基因的表达分析，筛选出乙烯信号受体基因ETHYLENEINSENSITIVE 3-LIKE (PbEIL1)可能参与未受精胚珠的衰老过程。研究人员通过在番茄种子特异过表达PbEIL1，并结合石蜡切片及台盼蓝染色实验观察发现，PbEIL1导致番茄种子的提前衰老。

进一步研究发现，PbEIL1能够直接结合到调控衰老的珠被特异表达基因SENESCENCE-ASSOCIATED CYSTEINE PROTEINASE 1 (PbCysp1)的启动子序列上，并激活其转录，从而引起胚珠的衰老，这一发现确定了乙烯参与调控胚珠衰老的机制。

以上研究结果表明，无籽梨授精失败后，胚珠内乙烯的过度积累激活了PbEIL1转录因子对胚珠衰老相关基因PbCysp1的转录调控从而引起胚珠的衰老死亡。