近日，西北農林科技大學園藝學院西北旱區果樹發育生物學團隊在《The Plant Cell》上在線發表了題為“Cytokinin-responsive MdTCP17 interacts with MdWOX11 to repress adventitious root primordium formation in apple rootstocks”的研究論文，該研究闡明了MdTCP17介導CTK抑制不定根原基發生的分子機制，進一步揭示了不定根在蘋果砧木中難以形成的原因。不定根發生是植物無性繁殖的關鍵環節，在植物器官扦插和組織培養中廣泛使用，對農、林與園藝業的發展具有重要的價值。蘋果不定根發生的生理分子機制與調控方面已開展了大量研究，但有關細胞分裂素（CTK）抑制不定根發生分子機制研究尚較為薄弱。
該研究團隊首先在大田和組織培養條件下，對我國主栽蘋果不同砧木的不定根發生能力進行了評價，發現其不定根發生能力存在顯著差異。為進一步探究引起蘋果砧木不定根發生差異的內在因素，研究團隊分析了不同生根能力的蘋果砧木中內源激素含量，發現蘋果砧木的不定根發生能力與內源CTK含量呈負相關關系。基因表達分析發現CTK相關基因MdTCP17的表達與不定根發生能力負相關，MdTCP17可以直接響應CTK信號，在蘋果中過表達MdTCP17顯著抑制了不定根的發生。此外，為探究MdTCP17如何抑制不定根發生，研究發現與MdTCP17互作的蛋白MdWOX11同樣是在不定根發生的起始階段具有時空共表達特性，并闡明了MdWOX11具有促進蘋果不定根發生的功能，MdWOX11直接轉綠激活MdLBD29的表達，進一步分析發現MdTCP17能夠抑制MdWOX11對MdLBD29的轉錄激活作用。
通過以上研究，闡明了MdTCP17介導CTK抑制不定根原基發生的分子機制。即在難生根的蘋果砧木中，高含量的CTK促進MdTCP17的表達，抑制了MdWOX11的表達，MdTCP17與MdWOX11互作，MdTCP17抑制了MdWOX11對MdLBD29的轉錄活性，從而抑制了蘋果砧木不定根原基的發生（圖1）。這些發現闡明了不定根在蘋果中難以形成的原因，進一步揭開了蘋果砧木難生根的奧秘，加快了蘋果砧木無性繁育的進程。此外，在上述研究基礎上，團隊還開發了不定根調控技術，并將其應用在砧木無糖組培和壓條繁育中，為種苗這個卡脖子問題的解決提供了思路。
園藝學院毛江萍副教授為該論文第一作者，張東教授為該論文通訊作者。本研究得到了國家重點研發計劃（2018YFD1000101）、國家自然科學基金（32102359）、國家蘋果產業技術體系（CARS-27）、唐仲英基金會、西北農林科技大學“雙一流”建設專項等項目支持。
原文鏈接：https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koac369/6953371
日期：2023-02-13
該研究團隊首先在大田和組織培養條件下，對我國主栽蘋果不同砧木的不定根發生能力進行了評價，發現其不定根發生能力存在顯著差異。為進一步探究引起蘋果砧木不定根發生差異的內在因素，研究團隊分析了不同生根能力的蘋果砧木中內源激素含量，發現蘋果砧木的不定根發生能力與內源CTK含量呈負相關關系。基因表達分析發現CTK相關基因MdTCP17的表達與不定根發生能力負相關，MdTCP17可以直接響應CTK信號，在蘋果中過表達MdTCP17顯著抑制了不定根的發生。此外，為探究MdTCP17如何抑制不定根發生，研究發現與MdTCP17互作的蛋白MdWOX11同樣是在不定根發生的起始階段具有時空共表達特性，并闡明了MdWOX11具有促進蘋果不定根發生的功能，MdWOX11直接轉綠激活MdLBD29的表達，進一步分析發現MdTCP17能夠抑制MdWOX11對MdLBD29的轉錄激活作用。
通過以上研究，闡明了MdTCP17介導CTK抑制不定根原基發生的分子機制。即在難生根的蘋果砧木中，高含量的CTK促進MdTCP17的表達，抑制了MdWOX11的表達，MdTCP17與MdWOX11互作，MdTCP17抑制了MdWOX11對MdLBD29的轉錄活性，從而抑制了蘋果砧木不定根原基的發生（圖1）。這些發現闡明了不定根在蘋果中難以形成的原因，進一步揭開了蘋果砧木難生根的奧秘，加快了蘋果砧木無性繁育的進程。此外，在上述研究基礎上，團隊還開發了不定根調控技術，并將其應用在砧木無糖組培和壓條繁育中，為種苗這個卡脖子問題的解決提供了思路。
園藝學院毛江萍副教授為該論文第一作者，張東教授為該論文通訊作者。本研究得到了國家重點研發計劃（2018YFD1000101）、國家自然科學基金（32102359）、國家蘋果產業技術體系（CARS-27）、唐仲英基金會、西北農林科技大學“雙一流”建設專項等項目支持。
原文鏈接：https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koac369/6953371
日期：2023-02-13
