论文标题：Plant Growth Regulators Promote Petaloidy and Modulate Related Gene Expression in Ornamental Pomegranate

论文链接：https://www.mdpi.com/2311-7524/11/9/1059

期刊名：Horticulturae

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/horticulturae

导读

重瓣花的观赏石榴被认为具有更高的观赏价值。如何通过栽培技术促进重瓣化并调控相关基因表达具有重要实践与理论意义。近年来各类生长调节剂应用于植物的雌雄蕊发育、花期和花量调控等方面，学者通过组学技术研究发现多种植物的重瓣化与激素代谢途径相关基因有关，但尚未有利用生长调节剂调控观赏石榴重瓣化发育及激素相关基因调控的报道。来自南京林业大学林草水保学院苑兆和教授及其团队在 Horticulturae 期刊发表了文章“Plant Growth Regulators Promote Petaloidy and Modulate Related Gene Expression in Ornamental Pomegranate”， 筛选出促进花瓣重瓣化的激素处理方式 (图1)，并研究了在激素处理下激素相关基因的表达量变化以及它们对相关表型指标的回归响应。该项研究为鉴定重瓣石榴的形成机制和改进工业栽培技术提供了理论支持。

丨图1. NAA处理的具有瓣状雄蕊的石榴单瓣花。（a）具有瓣状雄蕊的单瓣花；（b）单瓣花中的瓣化雄蕊和正常雄蕊。（c）正常雄蕊。（d）瓣化雄蕊。

研究过程与结果

作者对观赏石榴重瓣品种与单瓣品种的花蕾进行植物生长调节剂处理，统计在不同浓度的萘乙酸（NAA）、茉莉酸甲酯（MeJA）、脱落酸（ABA）及乙烯利（ETH）处理下重瓣品种与单瓣品种的瓣化雄蕊数与花瓣数，以期筛选出促进花瓣重瓣化的激素处理方式。并研究在筛选出的处理方式下YUC、ILR1、GH3.17、LAX2、ARF、AIR12、JAR1、ASR、ABAT和ERF1基因的表达量变化以及它们对相关表型指标的回归响应，最终获得促进观赏石榴重瓣化的关键基因。结果表明，10 mg/L的NAA、100 mg/L的MeJA可提高瓣化雄蕊数与花瓣数，说明两种处理方式可诱导花瓣重瓣化，ABA和ETH均不能诱导花瓣重瓣化。受到NAA诱导的ILR1、LAX2、ARF和JAR1在StSi、StDo、PeDo和PeSi中上调(图2)，其表达量与单瓣花的瓣化雄蕊数、重瓣花的瓣化雄蕊数及花瓣数呈强正相关，受到MeJA诱导的ILR1、GH3.17、LAX2、ARF和JAR1在StDo、PeDo中上调，其表达量与重瓣花的瓣化雄蕊数与花瓣数呈强正相关。ILR1、GH3.17、LAX2、ARF和JAR1是在NAA和MeJA诱导下影响观赏石榴花瓣重瓣化的关键基因。

图2. NAA处理对花瓣发育相关激素基因表达的影响。0表示对照，10表示10mg/L NAA，50表示50mg/L NAA，100表示100mg/L NAA。StSi是指单瓣花的雄蕊。StDo是指双瓣花的雄蕊。PeDo是指双瓣花的花瓣。PeSi是指单瓣花的花瓣。

研究总结

本文详细分析了观赏石榴花在激素处理下的表型变化及激素相关基因的表达模式，研究了单瓣花品种和重瓣花品种的石榴花的表型变化与基因表达量的回归模型，发现10 mg/L的NAA和100 mg/L的MeJA增加了观赏石榴的NOPS和NOP水平，ILR1、GH3.17、LAX2、ARF和JAR1为控制NAA/MeJA介导的花瓣状体的关键调控基因。本研究结果所筛选的植物生长调节剂处理方式和相关关键基因为园艺生产和石榴新品种的开发提供了有价值的工具，同时也有助于建立其他观赏物种花发育的分子机制，今后需侧重于组合诱导实验与瓣化相关基因编辑。

Horticulturae 期刊介绍

主编：Luigi De Bellis, Università del Salento, Italy

期刊重点关注温带到热带园艺的所有领域及相关学科，主题包括果树、蔬菜、花卉、苗圃和风景、以及草药和香料作物等，研究涉及整个园艺供应链。