本报讯（记者温才妃）福建农林大学教授吴双团队首次解析了番茄通过形成特殊表皮毛，改变花的结构，进而改变授粉方式的分子机制。该研究为未来改造植物授粉方式、增加结实率和提高植物的逆境适应力，以及未来转基因作物的安全控制提供了重要参考。相关研究近日在线发表于《科学》。
番茄是茄科植物中少数由开花授粉转变为闭花授粉的园艺植物之一，但目前科学界对于番茄闭花授粉方式形成的机制并不完全清楚。
该研究发现现代栽培番茄的花药边缘形成了一类特殊的表皮毛结构，通过相互铰链，形成一个类似拉链的结构，将相邻的花药紧紧锁住，形成密闭的花药桶结构。通过遗传筛选，研究人员发现，当控制番茄表皮毛的关键调控因子发生负显性突变时，番茄闭花授粉结构被破坏，花药散开。研究人员进一步鉴定到此负显性突变影响的多个关键基因，发现这些关键基因同属于一类可以激活下游基因表达的HD-Zip IV转录因子。它们不但在番茄花药锁扣表皮毛起始细胞中高表达，而且通过蛋白浓度剂量效应调控锁扣表皮毛的起始和核内复制。
有趣的是，这些HD-Zip IV转录因子同时也在花柱的顶部区域高表达，同样通过浓度剂量调控花柱细胞的核内复制，进而促进花柱的极性伸长。
在番茄花柱中，研究人员发现HD-Zip IV转录因子调控花柱长度决定因子Style 2.1的空间表达。因此推测在番茄进化早期，HD-Zip IV转录因子时空表达的改变促进番茄花药形成闭合结构，同时促进花柱伸长外露。在这个阶段，由于野生番茄中的自交不亲和尚未解除，自花授粉难以发生，这样的花结构使得野生番茄仍然能够通过昆虫传粉完成受精和繁殖。当自交不亲和性状突变缺失后，人为驯化倾向于筛选具有Style 2.1突变的后代，形成花柱内缩，以及花药桶紧闭的完全闭花授粉结构。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1126/science.adl1982
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