近日，植物類知名期刊《Plant Biotechnology Journal》（影響因子6.305）在線發(fā)表了河南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院果樹生物學(xué)重點實驗室桃科研團(tuán)隊完成的題為“A single nucleotide mutation in GID1c disrupts its interaction with DELLA1 and causes a GA-insensitive dwarf phenotype in peach”的研究論文，揭示了矮化桃“壽星桃”樹體株高的形成機(jī)理。
植物株型是影響果園生產(chǎn)力的重要因素之一。近年來，由于矮化密植具有早果、優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)、便于機(jī)械化作業(yè)等優(yōu)點，已逐漸成為桃生產(chǎn)的重要栽培模式。在傳統(tǒng)的雜交選育方法外，轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)也將成為優(yōu)良矮化桃品種的高效培育方法。因此，從分子層面解析桃樹矮化的機(jī)理，將為今后矮化密植型桃轉(zhuǎn)基因育種工作提供必要的理論基礎(chǔ)。然而，對于矮化桃資源矮化的分子機(jī)制尚不清楚。
赤霉素（GAs）是調(diào)控植物株型的重要激素，GAs對植物的生長促進(jìn)作用，主要是因為赤霉素受體GID1c與 DELLA1在GAs存在時發(fā)生互作，導(dǎo)致DELLA的降解，從而解除DELLA對生長的抑制。“粉花壽星桃”（FHSXT）是一種矮化品種，前期研究發(fā)現(xiàn)，該品種對GA處理不敏感，然而其分子機(jī)制尚不明確。本研究通過生物信息學(xué)方法發(fā)現(xiàn)“FHSXT”中赤霉素受體GID 1發(fā)生了非同義單核苷酸突變，從而抑制了其與DELLA 的相互作用，導(dǎo)致了“FHSXT”產(chǎn)生了GA不敏感的矮化表型。
該研究提出了一個調(diào)控桃樹體結(jié)構(gòu)的新機(jī)制模型。在標(biāo)準(zhǔn)生長型桃“秋蜜紅”（QMH）中，GID1c與 DELLA1在活性GA存在時發(fā)生互作，形成GID1c-GA-DELLA三聚體結(jié)構(gòu)，通過26S蛋白酶體途徑降解DELLA，從而解除DELLA對生長的抑制。在矮化品種“FHSXT”中，GID1c S191F無法與DELLA蛋白發(fā)生互作，導(dǎo)致DELLA的大量積累。從而抑制了莖段內(nèi)細(xì)胞的伸長，導(dǎo)致節(jié)間變短，形成矮化表型；另一方面，高水平的DELLA又導(dǎo)致獨腳金內(nèi)酯（SLs）的積累，激活了桃中Teosinte branched1 (Tb1) 的轉(zhuǎn)錄，從而抑制側(cè)枝的生長。這些結(jié)果表明：GID1c可作為未來桃樹遺傳調(diào)控桃樹體結(jié)構(gòu)的主要調(diào)控因子，將為今后矮化密植型桃轉(zhuǎn)基因育種工作提供必要的理論基礎(chǔ)。
調(diào)控桃樹體結(jié)構(gòu)的新機(jī)制模型
園藝學(xué)院青年英才程鈞博士和碩士生張蒙蒙為該論文的共同第一作者，馮建燦教授為通訊作者。園藝學(xué)院桃科研團(tuán)隊鄭先波、譚彬、葉霞、李繼東、王偉等參與了部分研究工作。該研究獲得河南省重大科技專項、河南省大宗水果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項基金、河南省聯(lián)合基金、河南高校創(chuàng)新團(tuán)隊項目的經(jīng)費(fèi)支持。
《Plant Biotechnology Journal》是由國際著名出版社WILEY-BLACKWELL出版，在農(nóng)學(xué)、植物科學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域均具有很大影響，主要刊發(fā)在植物生物技術(shù)方面取得創(chuàng)新性結(jié)果的原創(chuàng)性文章。
文章鏈接：A single nucleotide mutation in GID1c disrupts its interaction with DELLA1 and causes a GA-insensitive dwarf phenotype in peach
來源：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院
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