黃瓜(Cucumis sativus L.)表皮毛（果刺）的密度和形態不僅是重要的品質性狀，還是解析多細胞表皮毛分化與發育的重要模型。Mict基因控制黃瓜表皮毛的發育，其功能缺失突變導致表皮細胞僅能分化成為點狀凸起而非正常表皮毛。植物表皮毛突變體往往伴隨著表皮細胞的代謝異常，所以這類突變體是研究表皮毛髮育與次生物質代謝的理想材料。

近日，Horticulture Research線上發表了上海交通大學黃瓜分子育種團隊題為Study of Micro-trichome (Mict) reveals novel connections between transcriptional regulation of multicellular trichome development and specific metabolism in cucumber的研究論文。

該研究以黃瓜微毛突變體micro-trichome(mict)為材料，透過轉錄組-代謝組關聯分析的方法，對突變體葉片與果實中的差異表達基因和代謝物質進行鑑定，解析了Mict基因調控黃瓜次生代謝物積累的機理。

研究結果顯示，Mict特異表達於黃瓜表皮毛（果刺）的頂端細胞（圖1）；黃瓜mict突變體葉片和果實中的大部分黃酮和脂類化合物均與野生型存在顯著差異。分別提取表皮角質層和蠟質層的特異代謝產物進行分析，發現mict突變體C18-28長鏈脂肪酸在角質層中顯著積累，而C28-33超長鏈烷烴和醇類化合物顯著減少。

圖1 黃瓜Mict基因表達模式分析

將顯著差異化合物與基因表達關聯，發現代謝物質的變化可能與CER26、CER1、CER3、MAH1、FLS1和MYB36等關鍵基因表達缺失或顯著降低有關（圖2）。在此基礎上，作者進一步證實Mict直接調控CER26，FLS1，TT4以及MYB36等下游靶基因，從而影響表皮角質蠟質合成、黃酮代謝和果實表皮蠟粉等重要性狀。

圖2 黃瓜mict突變體次生代謝物與差異表達基因關聯分析

綜上，該研究解析了在黃瓜表皮毛形態建成過程中，由Mict介導的基因表達調控與次生物質代謝之間的關係，為研究多細胞表皮毛的形態建成及其過程中的物質代謝奠定了基礎。

上海交通大學農業與生物學院潘俊松教授和王剛副教授為該論文的共同通訊作者，博士後潘健和博士研究生張樂鈺為共同第一作者。該研究得到了國家重點研發計劃(2018YFD0100701)、國家自然科學基金(31471156)和上海市農業應用技術發展計劃專案(G2015060402)的資助。

課題組簡介

上海交通大學黃瓜分子育種團隊由蔡潤教授於1997年建立，主要透過正向遺傳學方法對黃瓜重要農藝性狀基因進行克隆與應用，已培育10多個黃瓜新品種並推廣。

文章連結：

https://www.nature.com/articles/s41438-020-00456-0

Horticulture Research 是由南京農業大學與自然出版集團（現Springer Nature）合作創辦的英文期刊，是Nature旗下唯一的園藝領域專刊。所有關於園藝作物的基礎和理論研究都可以投稿。Horticulture Research 科睿唯安JCR2019影響因子：5.404，位於園藝一區（第1/36名），植物科學一區（第16/234名），遺傳學一區（第24/177名）。2019年中科院期刊分割槽（基礎版）：位於園藝小類一區，植物科學小類一區，農林科學大類一區（Top期刊）。