植株结构是影响作物产量的重要农艺性状。其中，矮化是植株结构中最为关键的特征之一，它能够有效提高植株的栽培密度和土地利用效率，尤其适用于设施栽培。节间作为植物结构的重要组成部分，在决定植株高度方面起着直接作用，然而西瓜矮化机制尚未完全阐明。
近日，园艺学院李征教授/沈俊俊副教授团队在 Plant Physiology 杂志在线发表了题目为“ A DUF21 domain-containing protein regulates plant dwarfing in watermelon ” 的研究论文。该研究鉴定出一株由T-DNA插入导致的西瓜矮化突变体，其表型呈现明显的生长迟缓和节间缩短。通过基因组重测序技术锚定了T-DNA插入位点的下游基因 ClDUF21 。基因编辑和表型观察结果显示西瓜中敲除 ClDUF21 抑制植株正常生长发育，导致节间缩短和植株矮化，证实了 ClDUF21 通过调控节间发育来影响西瓜植株高度。
利用CoIP-MS技术鉴定出一个与ClDUF21直接互作的蛋白ClDWF1。利用CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术成功获得了 Cl dwf1 和 Cl duf21 / Cl dwf1 敲除突变体，表型观察结果显示 Cl duf21 / Cl dwf1 突变体表现出与 Cldwf1 相似的生长缺陷，表明 ClDUF21 和 ClDWF1 具有相似的功能。随后结合WT和 Clduf21 突变体转录组测序结果和BR合成相关基因的表达量分析，证明了BR信号对BR合成的反馈调控。此外，外源BRZ处理和内源激素BL含量测定结果也证明了 ClDUF21 参与了BR合成。总之，本研究解析了ClDUF21通过参与ClDWF1介导的BR合成通路调控西瓜植株高度。这一结论在黄瓜中也得到了验证。
博士研究生孙飘云、赵洪姣和曹丽红博士为论文共同第一作者，沈俊俊副教授、李征教授和广东省农业科学院蔬菜研究所江彪研究员为论文的通讯作者。浙江大学杨景华教授为该研究提供了技术帮助。该研究受到国家重点研发计划资助项目（2023YFE0206900）、国家重点研发计划项目（2022YFD1602000）、国家自然科学基金（32202519、U22A20498、32072596）、陕西省重点研发计划项目（2023-YBNY-011）和陕西省科技创新团队（2021TD-32）资助，园艺科学研究中心为本研究提供了部分技术支持。
文章链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae486
日期：2024-10-15
