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桃生物学与种质创新团队在《Molecular Horticulture》期刊上发表了题为《LncRNA7503 decreases peach branch number and angle by inducing pre-miR395a degradation and reducing bioactive BR content》的研究论文。该研究揭示了桃树中一个由长链非编码RNA、microRNA和激素代谢共同调控分枝数与角度的分子模块,为桃树树型改良与省力化栽培提供了新靶点。
研究背景:桃树树型,不只是“颜值”问题
桃树的分枝数量和角度,直接决定了树冠的大小与形态,进而影响果园管理难度、果实产量与品质。柱型桃因其分枝少、角度小、树冠紧凑,可为桃树型研究提供优异材料。
研究内容:lncRNA通过降解miRNA前体影响活性BR含量
研究团队通过对柱型桃‘照手红’与普通型桃‘大久保’的 miRNA 与 lncRNA、mRNA测序分析,发现了一个关键基因:PpCYP734A14,它参与油菜素内酯(BR)的代谢过程,能将活性BR转化为无活性形式。进一步研究发现:miR395a-3p可直接靶向并降解PpCYP734A14的mRNA,从而提升活性BR含量;而lncRNA7503则像一位“隐形调控者”,通过与pre-miR395a结合并诱导其降解,减少成熟miR395a-3p的数量,间接提升PpCYP734A14的表达,降低活性BR含量(图1)。

图1LncRNA7503结合并降解miR395a的前体序列进而上调BR代谢基因PpCYP734A14的表达。
提出模型:一个调控桃树树型的“分子开关”
研究最终构建了一个清晰的调控通路:柱型桃中高水平的lncRNA7503使pre-miR395a(miR395a-3p的前体)降解,截断来源。成熟的miR395a-3p数量大幅减少,它无法有效切割其靶基因PpCYP734A14,因此,PpCYP734A14的表达水平持续偏高,PpCYP734A14蛋白是一种BR降解酶,使活性BR被大量“灭活”,最终,桃树体内的活性BR含量降低,低水平的活性BR抑制了腋芽的萌发与生长(分枝数减少),同时也抑制了分枝角度。最终表现为柱型桃的典型特征:分枝少、角度小(图2)。普通型桃中,lncRNA7503表达量低,进而产生大量成熟的miR395a-3p,丰富的miR395a-3p有效地识别并切割PpCYP734A14的mRNA,使其表达水平维持在低位,由于BR降解酶(PpCYP734A14)很少,活性BR得以大量积累。最终,桃树体内的活性BR含量升高,高水平的活性BR促进了腋芽的萌发和枝条的生长(分枝数增多),并促使枝条以更开张的角度生长(分枝角变大)。最终表现为普通型桃的典型特征:分枝多、角度大(图2)。

图2lncRNA7503-miR395a-PpCYP734A14调控桃分枝模式图。
研究意义:从“读懂树木”到“设计树型”
这项研究成功地描绘了一个完整的“lncRNA → miRNA → 功能基因 → 激素代谢 → 植物表型” 的调控轴。LncRNA7503 扮演了“总开关”的角色,通过调控下游的miRNA,精细地调节着BR的活性水平,最终决定了桃树的核心农艺性状。这不仅是一个基础研究的突破,更为我们未来通过基因技术或分子标记辅助育种,定向改良果树株型、实现省力化栽培,提供了清晰的靶点和可行的路径。
作者简介
河南农业大学副教授王小贝和毕业研究生谢贺芳(现博士就读于西北农林科技大学)为共同第一作者,冯建灿教授和谭彬教授为共同通讯作者。该论文得到国家自然基金(32202412)、河南省高等学校重点科研项目(24ZX010)、2024年河南省引智专项项目(GZS2024005)、河南省大宗水果产业技术体系桃育种栽培岗位专家项目(HARS-22-09-G1)的资助。