同源异型域亮氨酸拉链蛋白ClLMI1通过调控生长素分布介导西瓜叶片缺刻形成的分子机制

为解决西瓜叶片缺刻形态的遗传调控机制不明的问题，研究人员通过BSA-Seq和精细定位鉴定出同源异型域亮氨酸拉链蛋白基因ClLMI1。研究发现内含子剪接位点SNP导致编码区24 bp缺失，CRISPR/Cas9敲除验证其功能，Y1H和EMSA实验证实ClLMI1通过激活ClPIN1和ClCUC2启动子调控生长素梯度分布。该研究为瓜类作物叶型分子设计育种提供理论依据。

　　

西瓜叶片缺刻作为关键表型特征，直接影响冠层光能捕获效率。研究者发现同源异型域亮氨酸拉链蛋白(HD-Zip)家族成员ClLMI1在叶缘缺刻形成中扮演核心角色。通过突变体分析揭示，内含子剪接位点单核苷酸多态性(SNP)引发24碱基缺失，导致突变体cllmi1蛋白亮氨酸拉链结构域丢失8个氨基酸，最终产生平滑叶表型。

CRISPR/Cas9基因编辑系统构建的ClLMI1敲除株系重现了无缺刻表型。时空表达谱显示该基因在叶缘缺刻尖端特异性高表达，与生长素积累热点区域完美重合。外源施加生长素或极性运输抑制剂N-1-萘基邻氨甲酰苯甲酸(NPA)均能显著抑制缺刻发育，暗示ClLMI1通过调控生长素动态分布决定叶型。

分子机制解析发现，ClLMI1如同精准的分子开关，直接结合生长素外排载体基因ClPIN1和边界决定因子ClCUC2的启动子区域。酵母单杂交(Y1H)和电泳迁移率实验(EMSA)证实这种特异性结合，双荧光素酶报告系统则量化了其对靶基因转录活性的激活强度。这种级联调控最终形成叶缘生长素浓度梯度，如同地形图的等高线般精确指导叶片形态发生。该研究不仅解析了西瓜叶型发育的分子蓝图，更为重要经济作物的理想株型设计提供了精准的分子操作靶点。