廣東省農業科學院環境園藝研究所研究員楊鳳璽團隊在墨蘭花器官發育調控研究方面取得重要發現，成功揭示了CsbZIP26–CsSEP4–CsSPL18分子模塊精準調控國蘭合蕊柱形態建成的分子機制。相關成果近日在線發表于《園藝研究》。
在漫長的自然演化和人工選育過程中，國蘭演化出諸多花型奇特的品種，其中合蕊柱變異（GV）品種尤為亮眼。該類品種合蕊柱發育異常、形態豐富多樣，不僅具有更高的觀賞價值，也為研究蘭花特異性狀形成的分子機制提供了理想材料。
CsbZIP26-CsSEP4-CsSPL18模塊調控墨蘭合蕊柱發育的示意圖。研究團隊供圖
在國家重點研發計劃等項目資助下，研究團隊以墨蘭野生型和GV為材料，通過全基因組關聯分析成功鎖定了與合蕊柱發育緊密關聯的關鍵基因CsSEP4，發現其啟動子區域的SNP位點突變是導致蕊柱發育異常的重要誘因。在花型正常的野生型墨蘭中，該位點為ACGTG序列；而在GV品種中，該序列突變為ATGTG或ACGTA。
進一步分子實驗證實，上游轉錄因子CsbZIP26可特異識別并結合CsSEP4啟動子區域的ACGTG序列，從而激活CsSEP4基因在合蕊柱中的正常表達，維持合蕊柱的正常發育。在GV品種中，該序列突變導致CsbZIP26無法有效結合，CsSEP4基因表達量顯著下調，最終引發合蕊柱發育異常。同時，研究團隊結合DAP-seq和RNA-seq分析，篩選到CsSEP4的直接靶基因CsSPL18。
功能研究顯示，CsSEP4可直接結合CsSPL18啟動子的CArG-box基序，正向激活其表達，進而調控蕊柱的正常發育。團隊利用病毒誘導的基因沉默和異源過表達在墨蘭和擬南芥中驗證了該調控模塊的功能，充分證明了其在花器官發育中的保守性和特異性。此外，研究發現CsSEP4的表達異常會影響墨蘭中ABCDE模型相關花同源基因的表達模式，進一步揭示了蘭科植物花器官發育調控網絡的復雜性。
該研究填補了國蘭特化花器官調控機制的研究空白，闡明了自然發生的啟動子序列變異通過改變轉錄因子結合能力影響花型形成的分子路徑，為理解國蘭的形態多樣性與進化適應性提供了全新視角。
相關論文信息：https://doi.org/10.1093/hr/uhaf329
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