通过转录组学洞察大白菜的独特形态

一项关键研究阐明了大白菜的遗传蓝图，重点关注叶片发育的关键阶段。该研究揭示了指导植物特征叶球发育的基因表达的分子编排，为这种重要农作物的形成提供了新的见解。

了解叶片发育背后的遗传机制对于提高作物产量和抗逆性至关重要。在大白菜中，叶球的形成涉及决定叶片形状和方向的复杂基因相互作用。尽管在拟南芥等模式植物方面取得了进展，但这些过程在芸苔属植物中的分子基础仍然不太清楚。基于这些挑战，有必要进行深入研究，以揭示大白菜等作物叶片发育的遗传调控。河北农业大学的研究人员与瓦赫宁根大学及研究中心合作，于 2024 年 2 月 28 日在《园艺研究》

上 发表了一篇开创性的文章(DOI：10.1093/hr/uhae059)，详细介绍了大白菜的转录组分析。该研究重点关注叶片形成过程中的基因表达模式，这是植物发育的关键阶段。 该研究深入探讨了驱动大白菜叶片发育的分子机制，特别是叶原基的形成和近轴-远轴极性的建立。研究人员利用激光显微切割技术从茎尖分生组织 (SAM) 和叶原基中分离细胞，然后进行 RNA 测序以分析基因表达。主要发现包括鉴定了参与激素信号通路的基因，例如生长素、细胞分裂素和赤霉素，这些基因在叶片形成中起着关键作用。该研究还强调了 HD-ZIP III、KANADI 和 YABBY 等转录因子的表达，这些转录因子对于近轴-远轴极性的建立至关重要。值得注意的是，大白菜的基因表达模式与拟南芥等模型植物既有相似之处，也有不同之处，反映了芸苔属物种独特的进化路径。分析显示，SAM 中的基因表达与叶原基的近轴侧聚集在一起，而远轴侧与正在扩展的莲座叶对齐。这种共表达模式强调了控制叶片发育的复杂调控网络。该研究提供了差异表达基因的综合目录，为未来叶头形成和作物改良研究奠定了基础。

瓦赫宁根大学的合著者 Guusje Bonnema 博士表示：“这项研究加深了我们对十字花科作物叶片发育遗传基础的理解。通过阐明与叶原基和极性相关的基因表达模式，我们可以更好地了解大白菜叶球的形成，为制定有针对性的育种策略以提高作物性能铺平了道路。”

这项研究的见解对农业和作物育种具有重要意义。了解叶片发育的遗传调控使育种者能够开发出叶片形状和大小优化的大白菜品种，从而提高产量和质量。叶片发育基因表达模式的知识是未来基因工程和育种计划的宝贵资源，有助于应对全球粮食安全挑战。