近日，西北农林科技大学园艺学院西北旱区果树发育生物学团队在《The Plant Cell》上在线发表了题为“Cytokinin-responsive MdTCP17 interacts with MdWOX11 to repress adventitious root primordium formation in apple rootstocks”的研究论文，该研究阐明了MdTCP17介导CTK抑制不定根原基发生的分子机制，进一步揭示了不定根在苹果砧木中难以形成的原因。不定根发生是植物无性繁殖的关键环节，在植物器官扦插和组织培养中广泛使用，对农、林与园艺业的发展具有重要的价值。苹果不定根发生的生理分子机制与调控方面已开展了大量研究，但有关细胞分裂素（CTK）抑制不定根发生分子机制研究尚较为薄弱。
该研究团队首先在大田和组织培养条件下，对我国主栽苹果不同砧木的不定根发生能力进行了评价，发现其不定根发生能力存在显著差异。为进一步探究引起苹果砧木不定根发生差异的内在因素，研究团队分析了不同生根能力的苹果砧木中内源激素含量，发现苹果砧木的不定根发生能力与内源CTK含量呈负相关关系。基因表达分析发现CTK相关基因MdTCP17的表达与不定根发生能力负相关，MdTCP17可以直接响应CTK信号，在苹果中过表达MdTCP17显著抑制了不定根的发生。此外，为探究MdTCP17如何抑制不定根发生，研究发现与MdTCP17互作的蛋白MdWOX11同样是在不定根发生的起始阶段具有时空共表达特性，并阐明了MdWOX11具有促进苹果不定根发生的功能，MdWOX11直接转绿激活MdLBD29的表达，进一步分析发现MdTCP17能够抑制MdWOX11对MdLBD29的转录激活作用。
通过以上研究，阐明了MdTCP17介导CTK抑制不定根原基发生的分子机制。即在难生根的苹果砧木中，高含量的CTK促进MdTCP17的表达，抑制了MdWOX11的表达，MdTCP17与MdWOX11互作，MdTCP17抑制了MdWOX11对MdLBD29的转录活性，从而抑制了苹果砧木不定根原基的发生（图1）。这些发现阐明了不定根在苹果中难以形成的原因，进一步揭开了苹果砧木难生根的奥秘，加快了苹果砧木无性繁育的进程。此外，在上述研究基础上，团队还开发了不定根调控技术，并将其应用在砧木无糖组培和压条繁育中，为种苗这个卡脖子问题的解决提供了思路。
园艺学院毛江萍副教授为该论文第一作者，张东教授为该论文通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划（2018YFD1000101）、国家自然科学基金（32102359）、国家苹果产业技术体系（CARS-27）、唐仲英基金会、西北农林科技大学“双一流”建设专项等项目支持。
原文链接：https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koac369/6953371
日期：2023-02-13
