近日，中國熱科院品資所菠蘿資源與育種團(tuán)隊在菠蘿花萼花瓣化形成機(jī)制研究方面取得新進(jìn)展。該研究團(tuán)隊明確了AcPI和AcAP3不僅能決定著第2、3輪花器官的花瓣屬性和雄蕊屬性，也能夠通過在第1輪花器官中異位表達(dá)使花萼出現(xiàn)花瓣化，從而展示了2個菠蘿B類基因在花萼（或果皮）形成和發(fā)育方面發(fā)揮調(diào)控作用，這一研究成果旨在為選育果皮薄或果眼淺的菠蘿新品種提供理論支撐。
果眼的深淺是菠蘿重要的品質(zhì)性狀，不僅決定著果皮厚度和果實食用率，也影響食用的方便性。而菠蘿萼片出現(xiàn)花瓣化突變，會使得宿萼膜質(zhì)化和果皮變薄，具有育種價值。然而，菠蘿花瓣化突變材料yll萼片花瓣化的結(jié)構(gòu)、形成過程和分子機(jī)制尚未得到充分解析。因此，研究團(tuán)隊通過對'YLL’和片花瓣化突變材料yll進(jìn)行形態(tài)學(xué)、組織細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)等試驗解析了突變體萼片花瓣化現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。
研究結(jié)果顯示，通過掃描電鏡（SEM）觀察到突變材料yll萼片由花萼和花瓣組織共同組成。對MADS-box基因進(jìn)行定量分析發(fā)現(xiàn)突變材料yll中B類基因表達(dá)顯著升高，可能在萼片花瓣化調(diào)控中發(fā)揮作用。亞細(xì)胞定位表明其在菠蘿葉片葉肉細(xì)胞核表達(dá)，雙熒光素酶實驗證實轉(zhuǎn)錄活性，酵母雙雜交、Co-IP和BiFC驗證2個B類基因相互作用調(diào)控萼片花瓣化的形成。在擬南芥pi-1和ap3-3突變體中進(jìn)行轉(zhuǎn)基因互補(bǔ)實驗發(fā)現(xiàn)菠蘿AcPI和AcAP3能恢復(fù)花瓣和雄蕊發(fā)育，使萼片邊緣花瓣化、卷曲。同時在煙草中過表達(dá)AcPI導(dǎo)致萼片花瓣化、裂片減少。研究表明它們在菠蘿淺果眼新品種創(chuàng)制中有著良好的應(yīng)用潛力，為進(jìn)一步開展菠蘿花器官身份和果皮結(jié)構(gòu)的分子調(diào)控提供了參考依據(jù)。
相關(guān)研究成果以“AcPI and AcAP3 coordinately regulate sepal-petal formation in pineapple”為題發(fā)表于《Horticultural Plant Journal》，中國熱科院品資所已畢業(yè)博士研究生吳競和張偉為該論文的第一作者，欒愛萍副研究員、陳程杰副研究員、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)何業(yè)華教授為該文的共同通信作者。研究獲得國家自然科學(xué)基金、中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費和廣東省鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略專項資金種子產(chǎn)業(yè)振興項目的資助。
論文鏈接：AcPI and AcAP3 coordinately regulate sepal-petal formation in pineapple - ScienceDirect
