28日，中國農(nóng)科院發(fā)布消息，該院蔬菜花卉研究所和深圳農(nóng)業(yè)基因組所的一項最新研究發(fā)現(xiàn)，黃瓜果實長短依賴于乙烯劑量的多少；研究進一步揭示了黃瓜果實發(fā)育的乙烯調(diào)控機制，從而為通過外源處理或基因編輯技術(shù)生產(chǎn)不同長度的黃瓜提供了潛在方法，有望為黃瓜果實大小的改良育種提供科學基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于最新一期《植物細胞》。
中國農(nóng)科院蔬菜花卉所功能基因課題組副研究員楊學勇介紹，植物器官的生長和發(fā)育取決于生長刺激和抑制之間的微妙平衡，果實大小和形狀是影響產(chǎn)量和商品價值的重要農(nóng)藝性狀。葫蘆科是一個非常大的、多樣化的植物家族，為人類提供許多重要的蔬菜和水果。研究表明，葫蘆科果實由下位子房發(fā)育而來，并因為極端多樣的果實大小和形態(tài)而聞名（從小到巨大，從扁圓到伸長）。然而，調(diào)控果實生長平衡，實現(xiàn)最終果實大小和形態(tài)的分子機制仍不清楚。
研究人員以兩個黃瓜的短瓜材料（sf1突變體和acs2突變體）為對象，發(fā)現(xiàn)SF1泛素化修飾并降解自身及其底物ACS2 (乙烯合成途徑中的限速酶)；SF1突變后，導致ACS2積累，從而促進乙烯過量合成；研究進一步發(fā)現(xiàn)，過高或過低的乙烯劑量都會對黃瓜果實細胞分裂產(chǎn)生嚴重抑制，而合適劑量的乙烯會促進細胞分裂，調(diào)控黃瓜果實生長。因此，SF1通過泛素化降解其自身和ACS2實現(xiàn)對黃瓜果實中乙烯劑量的精細控制，從而調(diào)控黃瓜果實伸長。這就為理解葫蘆科果實形態(tài)建成的遺傳和分子基礎(chǔ)提供了重要信息，并為培育優(yōu)良蔬菜品種奠定了重要的理論基礎(chǔ)。
