卷須是黃瓜、西瓜、南瓜等葫蘆科瓜類作物的重要攀爬器官，通過卷須攀爬，農(nóng)作物可獲取更加有利的光照、空氣等生存條件。但是，在瓜類作物設(shè)施栽培中，卷須則為多余器官，需要人工摘除以便于藤蔓管理，極大增加了勞動力成本。因此，如何能夠讓瓜類作物“無卷須”，是實(shí)現(xiàn)輕簡化栽培的重要育種目標(biāo)。
帶卷須的黃瓜。（課題組供圖）
那么有沒有一種技術(shù)可能，真的讓瓜類作物不再生長“卷須”？如果設(shè)施栽培中的黃瓜、西瓜、南瓜等不長卷須，既可以讓農(nóng)作物不再為生長卷須而消耗營養(yǎng)，同時(shí)也可以減少人工摘除卷須的工作量，從而提升藤蔓管理效率、提升農(nóng)作物生長品質(zhì)。為了探索解決這個(gè)問題的技術(shù)，浙江農(nóng)林大學(xué)教授朱祝軍領(lǐng)銜的設(shè)施園藝與品質(zhì)調(diào)控團(tuán)隊(duì)，近年來一直朝著這個(gè)方向開展科研攻關(guān)。
近日，朱祝軍團(tuán)隊(duì)研究取得新的突破，他們在《新植物學(xué)家》刊發(fā)最新研究成果。該研究結(jié)果揭示了葫蘆科植物卷須變態(tài)發(fā)育一個(gè)可能的保守基因通路TEN-UFO，促進(jìn)了對植物攀爬行為進(jìn)化的理解，可為葫蘆科瓜類作物（如黃瓜、西瓜、南瓜等）的“無卷須”育種和輕簡化栽培提供依據(jù)。
朱祝軍團(tuán)隊(duì)的研究基于一份田間分離獲得的珍貴黃瓜卷須缺陷突變體tmd1。研究發(fā)現(xiàn)tmd1為UFO基因啟動子功能缺陷突變體，UFO具有調(diào)控卷須變態(tài)發(fā)育和花變態(tài)發(fā)育的雙重功能，有趣的是，UFO調(diào)控的上述兩個(gè)功能可以相互獨(dú)立。
研究團(tuán)隊(duì)還通過生化和信息學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)TEN-UFO可能為卷須發(fā)育關(guān)鍵調(diào)控通路，瓜類作物卷須器官的進(jìn)化形成，可能與UFO啟動子中一段保守基序獲得相關(guān)，提示其可能應(yīng)用于葫蘆科瓜類作物的“無卷須”基因編輯育種設(shè)計(jì)。
“我們這項(xiàng)研究成果，發(fā)現(xiàn)了瓜類作物可能存在一條共同的卷須發(fā)育調(diào)控路徑，這也意味著，未來可以通過基因組精準(zhǔn)編輯、雜交等技術(shù)，培育出各種瓜類作物的‘無卷須’設(shè)施栽培品種。瓜類作物實(shí)現(xiàn)‘無卷須’后，可大大降低藤蔓管理的勞動力成本，同時(shí)將會有更多的營養(yǎng)輸送到果實(shí)，從而進(jìn)一步提升作物果實(shí)的品質(zhì)。今后，大家有望看到更多的‘無卷須’設(shè)施栽培瓜類作物，也為提升設(shè)施栽培的效率探索出一條新的路徑。”朱祝軍說。
該研究得到浙江省自然科學(xué)基金資助。
https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/3/497396.shtm《中國科學(xué)報(bào)》：2023.3.30
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