近日，中國熱科院椰子所檳榔研究團隊在檳榔果實脫落調(diào)控方面取得新進展。該研究在細胞、生理及分子水平系統(tǒng)解析了檳榔異常生理落果的發(fā)生機制，為制定檳榔豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)栽培管理措施及高產(chǎn)品種培育提供理論基礎(chǔ)。

 

　　檳榔（Areca catechu L.）是海南重要的經(jīng)濟作物，在熱區(qū)農(nóng)民致富和鄉(xiāng)村振興中發(fā)揮著重要作用。檳榔幼果脫落嚴重是導(dǎo)致產(chǎn)量下降的關(guān)鍵因素。果實脫落由復(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)控下進行，同時植物內(nèi)源激素在脫落激活這一環(huán)節(jié)起著重要作用，但其潛在的作用機制未明。

 

　　該研究利用掃描電鏡（SEM）探究了檳榔幼果離區(qū)斷裂面的表觀特征，自然脫落幼果離區(qū)細胞形成特征性脫落疤痕，其維管束邊緣部分閉合，表明該區(qū)域的物質(zhì)運輸被減弱或切斷；而在人工摘除幼果的離區(qū)中，細胞層出現(xiàn)明顯的斷痕，其維管束中可觀察到密集分布的顆粒物質(zhì)，表明這些組織中的物質(zhì)運輸是連續(xù)的。

 

　　通過激素含量測試及轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，檳榔幼果離區(qū)（abscission zone）中的生長素（IAA）含量下降和乙烯合成前體（ACC）含量上升是導(dǎo)致脫落的關(guān)鍵因素，且生長素和乙烯信號途徑ARFs、ETR、PIN-LIKES等基因與檳榔幼果脫落密切相關(guān)，此外，NAC、ERF、WRKY、ZF和MADS等轉(zhuǎn)錄因子家族可能參與了脫落調(diào)控。其中，AcERF116在檳榔果實脫落過程中表達量顯著升高，且受到乙烯誘導(dǎo)，異源過表達AcERF116基因顯著加速了番茄去花后花梗的脫落。纖維素酶、果膠酶以及多聚半乳糖醛酸酶在幼果脫落過程中呈現(xiàn)相應(yīng)的活性變化。離區(qū)中pH值上升也是一個關(guān)鍵的脫落信號。

 

　　相關(guān)研究成果分別以“Phytohormones and candidate genes synergistically regulate fruitlet abscission in Areca catechu L. ”（李佳副研究員為第一作者，中南林業(yè)科技大學(xué)李萌副教授為通訊作者），“An ethylene response factor AcERF116 identified from A. catechu is involved in fruitlet abscission”（李佳與重慶師范大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)研究生陳云澈為共同第一作者，李萌與劉立云研究員為共同通訊作者）和“檳榔幼果脫落過程的生理生化指標變化規(guī)律”（陳云澈為第一作者，李佳為通訊作者，當期封面論文）為題發(fā)表在《BMC Plant Biology》、《Plant Science》和《植物生理學(xué)報》。另外，李佳等研發(fā)的“一種檳榔專用保果劑及其施用方法”已授權(quán)國家發(fā)明專利，產(chǎn)品的田間試驗已取得一定成效。該研究得到了海南省重點研發(fā)專項“氯吡苯脲（CPPU）防止檳榔果實脫落的機理及應(yīng)用研究”和“檳榔落果關(guān)鍵基因的挖掘及其調(diào)控幼果脫落的機制研究 ”項目經(jīng)費的支持。

 

　　相關(guān)論文鏈接：

 

　　https://doi.org/10.1186/s12870-023-04562-8

 

　　https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2024.112091

 

　　https://doi.org/10.13592/j.cnki.ppj.100798