从基因到生长：微型苹果树背后的科学

Josiah

苹果种植高度依赖 M9 等矮化砧木来实现高密度种植和提高果实品质。然而，矮化效应背后的确切机制仍不清楚。先前的研究表明，矮化性状复杂，涉及多种遗传因素。基于这些挑战，需要进行深入研究以揭示苹果砧木矮化的分子基础。

2024年2月23日，中国农业大学王毅、韩振海等研究团队在《园艺研究》杂志上发表了研究成果。该研究重点研究了位于Dw1位点的MdARF3基因及其在矮化和旺盛苹果砧木中的差异表达。该发现凸显了MdARF3在调节根系伸长和植株高度方面的重要作用，为苹果砧木育种提供了新的见解。

研究发现，由于启动子区域的缺失，MdARF3 在 M9 矮化砧木根系中的表达低于在旺盛砧木中的表达。这种缺失显著影响了 MdARF3 的转录活性，导致根系和植物生长减少。通过各种实验，包括转基因烟草和苹果模型，研究人员证明，更高的 MdARF3 表达可促进根系更长，植物高度增加。

进一步的分子分析表明，转录因子 MdWOX4-1 通过与 MdARF3 启动子结合来正向调控 MdARF3。然而，在 M9 基因型中，MdARF3 启动子中 WUSATAg 元素的缺失阻止了这种相互作用，导致 MdARF3 表达降低，随后导致矮化。这项研究全面了解了苹果砧木矮化特性背后的遗传和分子相互作用。

高级研究员王毅博士表示：“我们的研究结果揭示了苹果矮化的遗传机制，并为分子育种开辟了新途径。通过针对 MdARF3 通路，我们可以开发出改良的矮化砧木，以支持高效和可持续的苹果生产。”

MdARF3 基因开关的发现对苹果育种计划具有重要意义。通过操纵 MdARF3 的表达，育种者可以开发新的矮化砧木，将高密度种植、早期果实生产和优质果实的优势结合起来。这一进步不仅提高了苹果生产效率，还支持采用机械化耕作方式，降低劳动力成本并提高总体生产力。