近日，中国热科院椰子所槟榔研究团队在槟榔幼果脱落调控机制方面取得新进展。该研究从细胞、生理及分子水平解析了AcDOF4基因介导乙烯信号改变离区（abscission zone）生长素浓度，促进槟榔生理落果的发生机制，为槟榔高产品种培育提供了重要基因资源和理论支撑，并为生长素和乙烯交互调控植物器官脱落的分子机制提供了重要见解。
槟榔（Areca catechu L.）是海南重要的经济作物，在热区农民致富和乡村振兴中发挥着重要作用。槟榔幼果脱落严重是导致产量下降的关键因素。果实脱落由复杂的环境和发育信号共同触发，植物器官的脱落从离区形成、脱落信号感知到脱落程序激活都是在特定基因的调控下进行，同时植物内源激素在脱落激活这一环节起着重要作用。研究团队前期已鉴定到若干槟榔落果调控的关键基因和內源激素，但其潜在的作用机制未明。
图 AcDOF4-AcPILS7 模块调控槟榔幼果脱落
本研究基于转录组测序筛选到一个与槟榔幼果脱落相关的候选基因AcDOF4，AcDOF4在幼果离区中表达量显著高于邻近组织且受乙烯诱导表达上调，在番茄中过表达AcDOF4显著加速了其花梗的脱落。体外互作分析显示，AcDOF4转录因子可以靶向结合生长素转运蛋白编码基因AcPILS7启动子区域中的“AAAG”元件并抑制其转录。进一步通过酵母双杂交和双分子荧光互补实验发现AP2/ERF类转录因子AcERF116可与AcDOF4相互作用，这种相互作用进一步抑制AcPILS7的表达， 导致IAA从果实到离区转运受阻，进而引起离区IAA水平下降。AcERF116和AcDOF4均受乙烯诱导表达，暗示乙烯可能作为外源信号，以脱落增强剂的方式增强AcERF116-AcDOF4-AcPILS7模块活性，抑制IAA转运，促进槟榔幼果的脱落。
相关研究成果以“An AcDOF4-AcPILS7 Module Promotes Fruitlet Abscission by Suppressing Auxin Transport in Areca catechu L.”为题发表在Plant, Cell ＆ Enviroment上，中国热科院椰子所李佳博士、中南林业科技大学李萌副教授为共同第一作者，海南师范大学万迎朗教授为通讯作者，椰子所王林凯研究实习员参与了相关工作。该研究得到了海南省重点研发专项“槟榔落果关键基因的挖掘及其调控幼果脱落的机制研究 ”项目经费的支持。
相关论文链接：https://doi.org/10.1111/pce.15601
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