研究揭示苜蓿属螺旋果荚形成的机理模型

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近日，华南农业大学林学与风景园林学院教授葛良法和生命科学学院教授黄巍团队合作，研究揭示了MtKIX8调控蒺藜苜蓿螺旋果荚形态建成的机制。相关成果在线发表于《植物生理学》（Plant Physiology）。

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不同形状果荚形态建成模型。（注：VS，腹缝线；DS，背缝线）受访者供图

荚果是由单心皮发育形成的果实，也是豆科植物所特有的果实，能起到保护种子的作用。在长期进化的过程中，荚果演化出了多种形态的，以适应不同的种子传播机制。根据形态特征，果荚可大致分为三类，即直型果荚、螺旋果荚和扭曲果荚。虽然有管螺旋果荚的形态学研究已有报道，但相关的遗传机理还并不清楚。蒺藜苜蓿是豆科模式植物，具有天然的螺旋状果荚，是研究植物器官螺旋的理想材料。

研究者在筛选与器官大小调控因子BIG SEEDS 1（BS1）互作蛋白的过程中，得到一个与BS1互作的转录因子MtKIX8。MtKIX8是拟南芥AtKIX8/9、番茄SlKIX8/9、大豆GmKIX8/9、豌豆PsBIO以及百脉根LjBIO的同源基因。该基因广泛参与了被子植物器官大小及花瓣内部不对成性的发育调控。

研究者在蒺藜苜蓿突变体库中筛选到了两个mtkix8等位突变体，其果荚在发育过程中，不能形成规则且致密的螺旋状结构，手性也会发生改变。通过组织细胞学研究，研究者发现mtkix8突变体果荚腹缝线区域的细胞数目、形态及大小均存发生了明显改变。进一步研究表明，MtKIX8在果荚腹缝线区域的表达显著高于背缝线区域，并通过协调腹缝线和背缝线区域的生长速率决定果荚的最终形态。

该研究不仅发现了MtKIX8的新功能，也揭示了苜蓿属螺旋果荚形成的机理模型。