能源植物小桐子的细胞分裂素代谢关键酶基因功能分析取得进展

细胞分裂素是一类重要的调控植物生长发育物质，参与调控许多植物生长发育过程。中科院西双版纳热带植物园前期的研究表明外源细胞分裂素处理可显著提高小桐子的种子产量。植物内源细胞分裂素的水平是受异戊烯基转移酶（isopentenyl transferases, IPT)，细胞色素P450单氧酶CYP735A（cytochrome P450 monooxygenase, family 735, subfamily A)和细胞分裂素氧化酶（cytokinin oxidase/dehydrogenase, CKX）等生物合成和降解酶的活性共同调控的。但能源植物小桐子的内源细胞分裂素代谢关键酶基因的功能研究还未见报道。

近日，版纳植物园热带植物资源可持续利用重点实验室能源植物分子育种研究组的博士生蔡黎在徐增富研究员和付乾堂副研究员的指导下，对小桐子中的JcIPT、JcCYP735A和JcCKX基因家族进行了分离鉴定，共获得6个JcIPT、1个JcCYP735A和7个JcCKX基因；采用荧光实时定量PCR对它们在小桐子各组织部位中的表达模式进行了分析。进一步利用CRIPSR-Cas9基因编辑技术对小桐子中的JcCYP735A基因进行了敲除，发现小桐子Jccyp735a突变体植株生长发育受到明显的抑制。对Jccyp735a突变体的内源细胞分裂素种类和含量水平检测发现，反式玉米素（tZ）及其核糖苷类细胞分裂素的水平显著下降，因此推测JcCYP735A是小桐子中合成合成反式玉米素的主要途径，并且JcCYP735A通过调控反式玉米素的含量水平影响小桐子茎的发育生长。JcCYP735A对小桐子花序、果实和种子发育的影响还有待进一步研究。

相关结果以Identification and expression analysis of cytokinin metabolic genes IPTs, CYP735A and CKXs in the biofuel plant Jatropha curcas为题，近期发表于国际学术期刊PeerJ上。该研究得到了国家自然科学基金（31370595, 31300568和31670612）和中国科学院植物种质资源创新（ZSZC-014）等项目的资助。