赤霉素和细胞分裂素相互作用促进小桐子分枝生长的分子机理

植物分枝或分蘖的特性决定了其株型结构，也与其适应环境能力和种子产量密切相关。植物激素在调控植物分枝生长发育过程中起着关键的作用，长期以来认为生长素、细胞分裂素和独角金内酯是3种主要的分枝调控激素，而赤霉素的作用一直被忽视。我们前期的研究发现赤霉素可以有效促进包括小桐子在内的多种木本植物的分枝生长发育(Plant and Cell Physiology 56 (8): 1655-1666)。但赤霉素促进小桐子分枝生长发育的分子机理及其在调控分枝生长发育过程中与细胞分裂素和独角金内酯等其它激素相互作用的机制有待深入研究。

版纳植物园能源植物分子育种研究组博士研究生倪军和赵美丽及其合作者在导师徐增富研究员的指导下，采用比较转录组方法对赤霉素和细胞分裂素相互作用促进小桐子分枝生长的分子机理进行了进一步的研究。通过对赤霉素(GA3) 和 (BA) 处理的腋芽转录组进行比较分析，结果显示，有250个基因受到GA3和BA共同调控。其中，共同下调的基因中有一些NAC家族的转录因子，包括JcNAC1，JcNAC2，JcNAC3，JcNAC5，JcNAP，JcNAP-like以及JcNAC047；同时qPCR分析结果显示，这些NAC基因的表达受到独角金内酯(GR24) 处理的上调,因而推测他们可能参与分枝生长的调控。另外，在GA3和BA处理后，细胞周期基因CDC6，CDC45和GRF5的表达上调，表明GA3和BA可以通过调节细胞周期机制促进腋芽的生长。更有趣的研究结果是：在腋芽中，BA处理显着显著上调GA生物合成基因JcGA20oxs和JcGA3ox1的表达，同时下调GA降解基因JcGA2oxs的表达，因而说明细胞分裂素促进分枝可能部分是通过提高GA的含量来实现的。该比较转录组学研究结果，为进一步阐明植物激素相互作用调控木本植物分枝生长发育的分子机理奠定了基础。

上述相关研究结果以Comparative transcriptome analysis of axillary buds in response to the shoot branching regulators gibberellin A3 and 6-benzyladenine in Jatropha curcas为题，发表在Scientific Reports(7, Article number: 11417)上。

该研究得到了国家自然科学基金项目(31670612，31500500和31370595)和中国科学院植物种质资源创新项目(ZSZC-014)的资助。

GA3和BA处理三周龄小桐子幼苗促进腋芽生长