近日，中國熱科院椰子所檳榔研究團(tuán)隊(duì)在檳榔幼果脫落調(diào)控機(jī)制方面取得新進(jìn)展。該研究從細(xì)胞、生理及分子水平解析了AcDOF4基因介導(dǎo)乙烯信號改變離區(qū)（abscission zone）生長素濃度，促進(jìn)檳榔生理落果的發(fā)生機(jī)制，為檳榔高產(chǎn)品種培育提供了重要基因資源和理論支撐，并為生長素和乙烯交互調(diào)控植物器官脫落的分子機(jī)制提供了重要見解。

 

　　檳榔（Areca catechu L.）是海南重要的經(jīng)濟(jì)作物，在熱區(qū)農(nóng)民致富和鄉(xiāng)村振興中發(fā)揮著重要作用。檳榔幼果脫落嚴(yán)重是導(dǎo)致產(chǎn)量下降的關(guān)鍵因素。果實(shí)脫落由復(fù)雜的環(huán)境和發(fā)育信號共同觸發(fā)，植物器官的脫落從離區(qū)形成、脫落信號感知到脫落程序激活都是在特定基因的調(diào)控下進(jìn)行，同時(shí)植物內(nèi)源激素在脫落激活這一環(huán)節(jié)起著重要作用。研究團(tuán)隊(duì)前期已鑒定到若干檳榔落果調(diào)控的關(guān)鍵基因和內(nèi)源激素，但其潛在的作用機(jī)制未明。

 

　　本研究基于轉(zhuǎn)錄組測序篩選到一個(gè)與檳榔幼果脫落相關(guān)的候選基因AcDOF4，AcDOF4在幼果離區(qū)中表達(dá)量顯著高于鄰近組織且受乙烯誘導(dǎo)表達(dá)上調(diào)，在番茄中過表達(dá)AcDOF4顯著加速了其花梗的脫落。體外互作分析顯示，AcDOF4轉(zhuǎn)錄因子可以靶向結(jié)合生長素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白編碼基因AcPILS7啟動子區(qū)域中的“AAAG”元件并抑制其轉(zhuǎn)錄。進(jìn)一步通過酵母雙雜交和雙分子熒光互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)AP2/ERF類轉(zhuǎn)錄因子AcERF116可與AcDOF4相互作用，這種相互作用進(jìn)一步抑制AcPILS7的表達(dá)， 導(dǎo)致IAA從果實(shí)到離區(qū)轉(zhuǎn)運(yùn)受阻，進(jìn)而引起離區(qū)IAA水平下降。AcERF116和AcDOF4均受乙烯誘導(dǎo)表達(dá)，暗示乙烯可能作為外源信號，以脫落增強(qiáng)劑的方式增強(qiáng)AcERF116-AcDOF4-AcPILS7模塊活性，抑制IAA轉(zhuǎn)運(yùn)，促進(jìn)檳榔幼果的脫落。

 

　　相關(guān)研究成果以“An AcDOF4-AcPILS7 Module Promotes Fruitlet Abscission by Suppressing Auxin Transport in Areca catechu L.”為題發(fā)表于《Plant, Cell ＆ Enviroment》，中國熱科院椰子所李佳博士、中南林業(yè)科技大學(xué)李萌副教授為共同第一作者，海南師范大學(xué)萬迎朗教授為通訊作者。該研究得到了海南省重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)的支持。

 

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1111/pce.15601