我室李征教授团队揭示黄瓜CsTL基因调控黄瓜卷须发育的分子机制

卷须作为葫芦科的攀援器官，通常生长在叶腋部位。鲜食黄瓜的生产多利用人工绑蔓的栽培方式，不需要利用其自身的卷须行使附着支撑的功能，卷须则成为消耗养分和影响植株有序生长的多余器官，需要花费额外的劳动力去除卷须，而且去除后可能会留下伤口，为病菌滋生提供机会。因此，培育无卷须的黄瓜品种能够满足市场对轻减省力化栽培黄瓜品系的需求。近日，我室李征教授团队在国际知名学术期刊The Plant Cell在线发表了题为“The GRAS transcription factor CsTL regulates tendril formation in cucumber”的研究论文，揭示了黄瓜CsTL基因调控黄瓜卷须发育的分子机制。

该研究通过突变体库筛选发现了一个Tnt1转座子插入黄瓜无卷须突变体tendril-less（tl），图位克隆结果显示这一突变体的候选基因为CsaV3_3G003590（CsTL），即拟南芥LAS的同源基因。基因编辑和表型观察结果也表明，在黄瓜中敲除CsTL基因会抑制卷须的生长，但不影响侧枝的形成。随后利用Micro-CT技术观察了CsTL基因编辑植株、野生黄瓜品系和对照组植株的侧生器官的形成特征。此外，这项研究还发现CsTL与卷须调控因子CsTEN能够形成复合物，进一步增强了CsTEN介导的CsUFO表达，从而促进了卷须的发育。值得注意的是，尽管拟南芥、水稻和番茄中的CsTL同源基因在侧枝/分蘖的形成过程中具有保守的功能，但在黄瓜中CsTL基因的功能缺失抑制卷须的起始而不影响侧枝的形成。拟南芥中，CsTL的同源基因LAS在REV的上游发挥调控侧枝发育的功能。在黄瓜中敲除CsREV基因会抑制侧枝的形成但卷须却能正常起始。这表明，CsREV在黄瓜中具有控制分枝的保守功能，而CsTL则呈现功能分化。拟南芥和黄瓜基因组的共线性分析表明CsTL和CsREV的所在基因组区域与拟南芥中同源基因的共线性关系有较大差异。这项研究为改良黄瓜的株型提供了新的思路。

我室李征教授为该论文的通讯作者，沈俊俊副教授、博士生蒋彦欣和沈阳农业大学园艺学院潘健副教授为论文共同第一作者。该研究受到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目和陕西省科技创新团队项目的资助。