白菜独特形态的转录组学见解

　　

一项关键性的研究阐明了大白菜的遗传蓝图，重点是叶片形成的关键阶段。这项研究揭示了基因表达的分子编排，指导了植物特征叶状头部的发育，为这种重要农作物的形成提供了新的见解。

了解叶片发育背后的遗传机制对提高作物产量和抗灾能力至关重要。在大白菜中，叶头的形成涉及复杂的基因相互作用，决定了叶片的形状和方向。尽管在拟南芥等模式植物中取得了进展，但芸苔属植物中这些过程的分子基础仍然不太清楚。基于这些挑战，有必要对白菜等作物叶片发育的遗传调控进行深入研究。

河北农业大学的研究人员与瓦赫宁根大学和研究中心合作，于2024年2月28日在《Horticulture Research》上发表了一篇开创性的文章，详细介绍了白菜的转录组学分析。研究的重点是在植物发育的关键阶段叶片形成过程中的基因表达模式。本研究深入探讨了大白菜叶片发育的分子机制，特别是叶片原基的起始和叶片正、反向极性的建立。研究人员利用激光显微解剖技术从茎尖分生组织(SAM)和叶片原基中分离细胞，然后进行RNA测序以分析基因表达。主要发现包括确定了参与激素信号通路的基因，如生长素、细胞分裂素和赤霉素，它们在叶片形成中起着关键作用。该研究还强调了HD-ZIP III、KANADI和YABBY等转录因子的表达，这些转录因子对正反极性的建立至关重要。值得注意的是，与拟南芥等模式植物相比，大白菜的基因表达模式存在相似性和差异性，反映了芸苔属植物独特的进化路径。结果表明，SAM基因的表达主要集中在叶片原基的正面，而背面则集中在膨胀的莲座叶上。这种共表达模式强调了控制叶片发育的复杂调控网络。该研究提供了一个完整的差异表达基因目录，为进一步研究叶头形成和作物改良提供了基础。

来自瓦赫宁根大学的合著者Guusje Bonnema博士说:“这项研究促进了我们对芸苔属作物叶片发育遗传基础的理解。通过阐明与叶原基和极性相关的基因表达模式，我们可以更好地了解大白菜叶头的形成，为有针对性的育种策略铺平道路，提高作物性能。”这项研究的见解对农业和作物育种具有重要意义。了解叶片发育的遗传调控有助于育种者培育出叶型和叶大小最优的大白菜品种，从而提高产量和品质。了解叶片发育中的基因表达模式是未来基因工程和育种计划的宝贵资源，可以解决全球粮食安全挑战。

本研究得到国家自然科学基金(资助项目:32330096,32002054,3217180965)、荷兰皇家科学院中国交流计划(资助项目:530-4CDP08)、河北省人力资源和社会保障厅项目(资助项目:C20210363)的资助。

《园艺研究》是南京农业大学的开放获取期刊，在科睿唯安(Clarivate)的journal Citation Reports?(2022年)园艺类期刊中排名第一。该杂志致力于发表与所有主要园艺植物和学科相关的原创研究文章、评论、观点、评论、通信文章和给编辑的信件，包括生物技术、育种、细胞和分子生物学、进化、遗传学、种间相互作用、生理学以及作物的起源和驯化。

Transcriptomic analyses to summarize gene expression patterns that occur during leaf initiation of Chinese cabbage