植株結(jié)構(gòu)是影響作物產(chǎn)量的重要農(nóng)藝性狀。其中，矮化是植株結(jié)構(gòu)中最為關(guān)鍵的特征之一，它能夠有效提高植株的栽培密度和土地利用效率，尤其適用于設(shè)施栽培。節(jié)間作為植物結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在決定植株高度方面起著直接作用，然而西瓜矮化機制尚未完全闡明。

 

　　近日，園藝學(xué)院李征教授/沈俊俊副教授團隊在 Plant Physiology 雜志在線發(fā)表了題目為“ A DUF21 domain-containing protein regulates plant dwarfing in watermelon ” 的研究論文。該研究鑒定出一株由T-DNA插入導(dǎo)致的西瓜矮化突變體，其表型呈現(xiàn)明顯的生長遲緩和節(jié)間縮短。通過基因組重測序技術(shù)錨定了T-DNA插入位點的下游基因 ClDUF21 。基因編輯和表型觀察結(jié)果顯示西瓜中敲除 ClDUF21 抑制植株正常生長發(fā)育，導(dǎo)致節(jié)間縮短和植株矮化，證實了 ClDUF21 通過調(diào)控節(jié)間發(fā)育來影響西瓜植株高度。

 

　　利用CoIP-MS技術(shù)鑒定出一個與ClDUF21直接互作的蛋白ClDWF1。利用CRISPR/Cas9介導(dǎo)的基因編輯技術(shù)成功獲得了 Cl  dwf1 和 Cl  duf21 / Cl  dwf1 敲除突變體，表型觀察結(jié)果顯示 Cl  duf21 / Cl  dwf1 突變體表現(xiàn)出與 Cldwf1 相似的生長缺陷，表明 ClDUF21 和 ClDWF1 具有相似的功能。隨后結(jié)合WT和 Clduf21 突變體轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果和BR合成相關(guān)基因的表達量分析，證明了BR信號對BR合成的反饋調(diào)控。此外，外源BRZ處理和內(nèi)源激素BL含量測定結(jié)果也證明了 ClDUF21 參與了BR合成?？傊?，本研究解析了ClDUF21通過參與ClDWF1介導(dǎo)的BR合成通路調(diào)控西瓜植株高度。這一結(jié)論在黃瓜中也得到了驗證。

 

　　博士研究生孫飄云、趙洪姣和曹麗紅博士為論文共同第一作者，沈俊俊副教授、李征教授和廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所江彪研究員為論文的通訊作者。浙江大學(xué)楊景華教授為該研究提供了技術(shù)幫助。該研究受到國家重點研發(fā)計劃資助項目（2023YFE0206900）、國家重點研發(fā)計劃項目（2022YFD1602000）、國家自然科學(xué)基金（32202519、U22A20498、32072596）、陜西省重點研發(fā)計劃項目（2023-YBNY-011）和陜西省科技創(chuàng)新團隊（2021TD-32）資助，園藝科學(xué)研究中心為本研究提供了部分技術(shù)支持。

 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae486