近日，太阳成集团tyc33455任华中/刘兴旺团队在园艺学领域顶刊Horticulture Research在线发表了题“Exploring the Jasmonic Acid Signaling Pathway: The Role of CsAOS in Modulating Trichome Density in Cucumber”的研究论文。

表皮毛（Trichome）是植物抵御生物与非生物胁迫的天然屏障，其发育直接影响作物抗逆性、品质及商品价值，解析黄瓜表皮毛发育调控机制，对园艺作物抗逆分子育种及绿色生产具有重要意义。目前已有研究表明茉莉酸（JA）参与了黄瓜表皮毛发育的调控通路，但参与其发育的具体分子靶点与路径不明，茉莉酸生物合成关键基因的功能未获系统验证，精准调控相关基因以改良表皮毛性状、增强抗逆性缺乏理论支撑。  

研究团队以华北型黄瓜‘CCMC’和欧洲型黄瓜‘6101-4’为试验材料，设置不同浓度茉莉酸（0.5 mM、1.0 mM、1.5 mM）处理组及茉莉酸合成抑制剂处理组，以未处理植株为对照，系统分析茉莉酸对黄瓜表皮毛发育的调控作用。结果表明，茉莉酸对黄瓜表皮毛密度的调控具有显著的浓度依赖性和发育阶段特异性。试验数据显示，1.5 mM茉莉酸处理组对黄瓜表皮毛发育的促进效应最为显著，在黄瓜开花前5天（5 DBF）、开花当天（0 DBF）和开花后5天（5 DAF）三个关键发育时期，均能极显著提高非腺毛与腺毛的密度(p < 0.05)；而茉莉酸合成抑制剂处理组则显著抑制表皮毛的形成(p < 0.05)，其表皮毛密度显著低于野生型对照植株，表明茉莉酸是黄瓜表皮毛发育的重要正向调控因子。

图1. ‘CCMC’和‘6101-4’用茉莉酸及抑制剂处理后的表型

为明确茉莉酸调控黄瓜表皮毛发育的分子靶点，团队通过转录组测序（RNA-seq）结合差异表达基因分析，筛选并鉴定出茉莉酸生物合成途径关键基因CsAOS（黄瓜丙二烯氧化物合酶基因）。该基因编码的丙二烯氧化物合酶是茉莉酸生物合成途径中的限速酶，其表达水平直接决定植物体内茉莉酸的合成量，进而调控茉莉酸信号通路的激活与传导。

为进一步验证CsAOS基因的生物学功能，团队采用CRISPR/Cas9基因编辑等技术与农杆菌介导的遗传转化技术，开展了基因敲除与过表达实验。结果表明CsAOS基因可正向调控黄瓜表皮毛发育。亚细胞定位试验结果显示，CsAOS蛋白主要定位于叶绿体中，与茉莉酸生物合成的主要场所高度吻合；表达模式分析表明，CsAOS基因在黄瓜茎、幼叶及果皮组织中表达量最高，且在果实成熟后期（5 DAF）表达量显著上调，进一步印证了其在黄瓜表皮毛发育及果实成熟进程中的核心调控作用。

图2. CsAOS的生物学功能验证

论文系统揭示了茉莉酸（JA）与黄瓜表皮毛密度之间的调控关系，明确JA对表皮毛密度的浓度依赖性和发育阶段依赖性调控作用，鉴定出JA合成关键基因CsAOS，阐明其通过调控JA合成参与黄瓜表皮毛发育的分子机制，为黄瓜抗虫性改良及外观品质提升提供了重要的理论支撑。

太阳成集团tyc33455博士生Muhammad Ahmad、单犁为论文的共同第一作者。太阳成集团tyc33455任华中教授和刘兴旺副教授为共同通讯作者。本研究得到国家自然科学基金项目（32020103014）、太阳成集团tyc33455cc“2115人才发展计划”、“111计划”（B17043）以及太阳成集团tyc33455cc阿克苏联合研究院项目的资助。

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Horticulture Research、Journal of Integrative Plant Biology、The Plant Cell、Plant Biotechnology Journal、Plant Physiology、The Plant Journal等国际主流学术期刊发表论文40余篇。

供图、供稿：任华中/刘兴旺课题组

编辑：张月夕 蒋晓彤

审核：付国强