日前,我校园艺园林学院缪旻珉教授课题组在国际知名期刊《The Plant Cell》在线发表了题为“Cucumber STACHYOSE SYNTHASE is regulated by itscis-antisense RNAasCsSTS to balance source–sink carbon partitioning”的研究论文。研究揭示了黄瓜水苏糖合成酶基因(CsSTS)的反义转录本asCsSTS通过降低黄瓜叶肉组织中CsSTSRNA的稳定性,能够有效减少叶肉细胞中糖积累的新机制。
与大多数高等植物不同,黄瓜中运输的同化物以水苏糖为主。水苏糖合成酶(CsSTS)可同时在黄瓜叶肉细胞和维管束中催化水苏糖合成,是调控黄瓜同化物源库分配的关键因子。到目前为止,学界对水苏糖运输型植物的源库调控机制知之甚少。
课题组发现,CsSTS有一条属于长链非编码RNA的反义转录本asCsSTS。通过组织分离和原位杂交技术,团队发现asCsSTS在黄瓜叶肉细胞中特异表达,且叶肉细胞和维管束中的CsSTS可被独立调控。团队进一步通过体外过表达、RNA干扰和双荧光素酶报告基因等实验,证实了asCsSTS对CsSTS的负调控作用。荧光原位杂交结果显示,asCsSTS定位在叶肉细胞的细胞质内,表明asCsSTS对CsSTS的调控发生在转录后。这种调控是通过Dicer-like蛋白介导的RNA降解而发生的。此外,asCsSTS过量表达和RNA干扰的黄瓜植株叶片同化物输出分别被显著抑制或促进,果实膨大也随之受到影响。
团队在此基础上提出了黄瓜通过asCsSTS调控同化物源库分配的新模式:当果实处于快速膨大期时,有果节位叶片叶肉组织中的asCsSTS上调,通过负调控导致CsSTS减少,而维管束组织中的CsSTS则通过另外的机制被上调。这种协同调控减少了同化物在叶肉组织中的储存,促进了同化物的装载和输出,保证了果实膨大需要的养分。该项研究为通过调控源库关系提高黄瓜产量提供了线索。
课题组博士研究生戴海博为第一作者,缪旻珉教授为通讯作者,扬州大学为论文唯一单位。该研究获得国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目资助。