大白菜叶大小发育的分子调控机制方面取得重要进展

近日，蔬菜研究所分子育种创新团队在Frontiers in Plant Science发表了题为“Integrative analysis of physiology, biochemistry and transcriptome reveals the mechanism of leaf size formation in Chinese cabbage (Brassica rapa L. ssp. pekinensis)”的研究论文。

大白菜（Brassica rapa L. ssp. Pekinensis）起源于我国，是我国种植面积最大、产量最高的蔬菜作物，在保障我国蔬菜稳定供应中发挥了重要作用。基于此，大白菜的产量性状一直是科研人员关注的热点。叶片大小是影响大白菜产量的关键因素。因此，解析大白菜叶大小发育的分子调控机制，对下一步通过分子育种手段提高大白菜产量具有重要意义。

本研究以两个叶片大小存在显著差异的大白菜高代自交系Y2（大叶）和Y7（小叶）为试验材料，在生理、生化以及分子等不同层面对导致二者叶大小差异的调控机制进行了系统分析。结果表明，Y2和Y7叶片的伸长速率都表现出先高后低的趋势，但在同一个时间点Y2的生长速率都高于Y7，并且进一步的扫描电镜观察发现Y2具有比Y7更强的细胞增殖能力是导致二者叶大小差异的关键。通过测定S1、S4以及S8三个时期IAA、CK、GA以及ABA的含量发现，仅有GA1和GA3的含量在S1时期的Y2中显著高于Y7，说明这两种激素在调控叶片大小发育的早期发挥了关键作用。而IPA在S1、S4以及S8三个时期Y2中的含量都要高于Y7，相反，ABA在上述三个时期Y2中的含量都低于Y7，说明这两种激素可能在叶片大小发育的整个时期都发挥作用。进一步通过转录组分析以及在不同材料中的表达模式验证发现，细胞周期蛋白基因 BraA09g010980.3C（CYCB） 和 BraA10g027420.3C（CYCD）是调控大白菜叶片大小发育的关键结构基因。BraA09gMYB47 和 BraA06gMYB88是调控大白菜叶片大小发育的两个重要转录因子。上述研究结果不仅为我们理解大白菜叶片大小发育的调控机制提供了线索，也为下一步通过分子育种手段提高大白菜产量提供了帮助。

蔬菜研究所博士后王立霞、助理研究员张庶和黄山学院张烨博士为该论文共同第一作者。高建伟研究员和王凤德研究员为该论文的共同通讯作者。该研究得到了泰山学者人才工程、山东省自然科学基金以及山东省蔬菜产业技术体系等项目的资助。