园艺学院桃科研团队在桃树株高调控机理方面取得重要进展

        近日，植物类知名期刊《Plant Biotechnology Journal》（影响因子6.305）在线发表了河南农业大学园艺学院果树生物学重点实验室桃科研团队完成的题目为“A single nucleotide mutation in GID1c disrupts its interaction with DELLA1 and causes a GA-insensitive dwarf phenotype in peach”的研究论文，揭示了矮化桃‘寿星桃’树体株高的形成机理。         植物株型是影响果园生产力的重要因素之一。近年来，由于矮化密植具有早果、优质、丰产、便于机械化作业等优点，已逐渐成为桃生产的重要栽培模式。除传统的杂交选育方法外，转基因育种技术也将成为优良矮化桃品种的高效培育方法。因此，从分子层面解析桃树矮化的机理，将为今后矮化密植型桃转基因育种工作提供必要的理论基础。然而，对于矮化桃资源矮化的分子机制尚不清楚。
        赤霉素（GAs）是调控植物株型的重要激素，GAs对植物的生长促进作用，主要是因为赤霉素受体GID1c与 DELLA1在GAs存在时发生互作，导致DELLA的降解，从而解除DELLA对生长的抑制。‘粉花寿星桃’（FHSXT）是一种矮化品种，前期研究发现，该品种对GA处理不敏感，然而其分子机制尚不明确。本研究通过生物信息学方法发现‘FHSXT’中赤霉素受体GID 1发生了非同义单核苷酸突变，从而抑制了其与DELLA 的相互作用，导致了‘FHSXT’产生了GA不敏感的矮化表型。
        该研究提出了一个调控桃树体结构的新机制模型（见Figure 1）。在标准生长型桃‘秋蜜红’（QMH）中，GID1c与 DELLA1在活性GA存在时发生互作，形成GID1c-GA-DELLA三聚体结构，通过26S蛋白酶体途径降解DELLA，从而解除DELLA对生长的抑制。在矮化品种“FHSXT”中，GID1c ^S191F无法与DELLA蛋白发生互作，导致DELLA的大量积累。从而抑制了茎段内细胞的伸长，导致节间变短，形成矮化表型；另一方面，高水平的DELLA又导致独脚金内酯（SLs）的积累，激活了桃中Teosinte branched1 (Tb1) 的转录，从而抑制侧枝的生长。这些结果表明：GID1c可作为未来桃树遗传调控桃树体结构的主要调控因子，将为今后矮化密植型桃转基因育种工作提供必要的理论基础。