近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院西北旱區(qū)果樹發(fā)育生物學(xué)團隊在《The Plant Cell》上在線發(fā)表了題為“Cytokinin-responsive MdTCP17 interacts with MdWOX11 to repress adventitious root primordium formation in apple rootstocks”的研究論文，該研究闡明了MdTCP17介導(dǎo)CTK抑制不定根原基發(fā)生的分子機制，進一步揭示了不定根在蘋果砧木中難以形成的原因。不定根發(fā)生是植物無性繁殖的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在植物器官扦插和組織培養(yǎng)中廣泛使用，對農(nóng)、林與園藝業(yè)的發(fā)展具有重要的價值。蘋果不定根發(fā)生的生理分子機制與調(diào)控方面已開展了大量研究，但有關(guān)細胞分裂素（CTK）抑制不定根發(fā)生分子機制研究尚較為薄弱。
該研究團隊首先在大田和組織培養(yǎng)條件下，對我國主栽蘋果不同砧木的不定根發(fā)生能力進行了評價，發(fā)現(xiàn)其不定根發(fā)生能力存在顯著差異。為進一步探究引起蘋果砧木不定根發(fā)生差異的內(nèi)在因素，研究團隊分析了不同生根能力的蘋果砧木中內(nèi)源激素含量，發(fā)現(xiàn)蘋果砧木的不定根發(fā)生能力與內(nèi)源CTK含量呈負相關(guān)關(guān)系?；虮磉_分析發(fā)現(xiàn)CTK相關(guān)基因MdTCP17的表達與不定根發(fā)生能力負相關(guān)，MdTCP17可以直接響應(yīng)CTK信號，在蘋果中過表達MdTCP17顯著抑制了不定根的發(fā)生。此外，為探究MdTCP17如何抑制不定根發(fā)生，研究發(fā)現(xiàn)與MdTCP17互作的蛋白MdWOX11同樣是在不定根發(fā)生的起始階段具有時空共表達特性，并闡明了MdWOX11具有促進蘋果不定根發(fā)生的功能，MdWOX11直接轉(zhuǎn)綠激活MdLBD29的表達，進一步分析發(fā)現(xiàn)MdTCP17能夠抑制MdWOX11對MdLBD29的轉(zhuǎn)錄激活作用。
通過以上研究，闡明了MdTCP17介導(dǎo)CTK抑制不定根原基發(fā)生的分子機制。即在難生根的蘋果砧木中，高含量的CTK促進MdTCP17的表達，抑制了MdWOX11的表達，MdTCP17與MdWOX11互作，MdTCP17抑制了MdWOX11對MdLBD29的轉(zhuǎn)錄活性，從而抑制了蘋果砧木不定根原基的發(fā)生（圖1）。這些發(fā)現(xiàn)闡明了不定根在蘋果中難以形成的原因，進一步揭開了蘋果砧木難生根的奧秘，加快了蘋果砧木無性繁育的進程。此外，在上述研究基礎(chǔ)上，團隊還開發(fā)了不定根調(diào)控技術(shù)，并將其應(yīng)用在砧木無糖組培和壓條繁育中，為種苗這個卡脖子問題的解決提供了思路。
園藝學(xué)院毛江萍副教授為該論文第一作者，張東教授為該論文通訊作者。本研究得到了國家重點研發(fā)計劃（2018YFD1000101）、國家自然科學(xué)基金（32102359）、國家蘋果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-27）、唐仲英基金會、西北農(nóng)林科技大學(xué)“雙一流”建設(shè)專項等項目支持。
原文鏈接：https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koac369/6953371
