中国农业大学园艺学院任华中、刘兴旺团队解析黄瓜表皮毛形态发育新机制

　　中国农大新闻网讯 近日，园艺学院任华中、刘兴旺团队在《前沿研究期刊》（Journal of Advanced Research）杂志在线发表论文《CsTM通过和CsTIP1;1相互作用改变多细胞表皮毛形态及增强蚜虫抗性》（The CsTM alters multicellular trichome morphology and enhances resistance against aphid by interacting with CsTIP1;1 in cucumber），解析了黄瓜类受体激酶基因Trichome morphology （CsTM）调控表皮毛形态发育和抗蚜的分子机制。

 

　　植物表皮毛是植物地上部分的特化表皮细胞，是植物与环境之间的第一道屏障，在抵御生物和非生物胁迫中发挥着不可忽视的作用。黄瓜作为最为重要的园艺作物之一，其生产上经常遭受蚜虫（Aphis gossypii Glover）等的为害，严重制约了黄瓜的生产力和产品质量安全。尽管已有大量报道认为表皮毛具有抗蚜能力，但迄今尚无证据表明控制表皮毛发育的基因直接参与植物对蚜虫的抗性。

 

　　任华中/刘兴旺团队课题组发现近等基因系3541（mutant）和3542（WT）的表皮毛形态存在显著差异，且突变体3541更易遭蚜虫取食。利用体式显微镜和扫描电镜详细观察了各部位的表皮毛形态特征。通过分析6102-7、3407和3542共计3种表皮毛正常材料为亲本构建的BC1和F2群体，证实了该性状是由单基因控制的隐性性状。图位克隆结合精细定位显示候选基因为Csa1G056960，编码C型凝集素类受体激酶，命名为CsTM。构建敲除突变体发现植株全身表皮毛发育受阻，近似无毛，同时现存的表皮毛形态亦发生显著变化。此外，利用膜酵母文库筛选到了水通道蛋白基因CsTIP1;1能够在蛋白水平和TM相互作用并被磷酸化修饰。沉默CsTM和CsTIP1;1不仅可影响表皮毛形态发育，还能降低细胞内的H2O2含量。胞内H2O2含量的多少暗示了诱导分子免疫的强度，从而揭示了激酶TM和水通道蛋白TIP1;1的抗蚜机理。该研究首次报道了类受体激酶CsTM通过调控表皮毛形态发育并进而影响了植物抗蚜能力的分子机制，丰富了表皮毛发育调控网络，为黄瓜表皮毛的发生和抗蚜种质资源培育提供了一个全新的视角。

 

　　中国农业大学园艺学院博士研究生杨松林、薛舒丹为本论文共同第一作者，中国农业大学园艺学院任华中教授、刘兴旺副教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、三亚市崖州湾科技项目、中国农业大学—阿克苏地区农业科技创新专项资金等的资助。

 

　　任华中、刘兴旺课题组长期从黄瓜遗传改良与分子调控研究，取得了一系列重要研究进展，在Journal of Advanced Research、Plant Biotechnology Journal、New Phytologist、Plant Physiology、The Plant Journal、Horticulture Research等国际主流学术期刊发表论文30余篇。