Science突破

为了验证 WIP1-TPL 相互作用在 CRC 抑制中的生物学相关性，对TPL进行VIGS后植株的雄花部分雌性化，甚至出现完全由雄性向雌性转变。使用NGS-TILLING筛选到的TPL 功能完全丧失突变体无法开花。因此作者对单氨基酸错义突变体进行了表型分析，发现了 4 个突变体会导致30% 到 40%在本该发育雄花的位置上发育出了雌花。WIP1-TPL 相互作用涉及 WIP1 的 N1 和 N2 基序，作者也筛选了这两个基序中的TILLING突变体，并观察到它们出现了雌性化特征，例如在被雄性的花朵中出现了柱头和有胚珠的子房。而且在WIP1 n1 和 n2 突变体中 CRC 的表达抑制被解除。由于前人已报道 TPL 招募组蛋白去乙酰化酶来抑制靶基因的表达，作者因此分析了雄花和雌花中 CRC 的组蛋白乙酰化水平，与雌花相比，雄花中CRC基因区H3K9ac 显着降低。因此，WIP1-TPL 复合物与 CRC 的启动子结合并对其基因区组蛋白去乙酰化以抑制其基因表达，从而促进雄花发育。

花器官中干细胞终止是心皮发育的先决条件。作者通过原位杂交检测了性别转变阶段WUS在雄花和雌花中的表达。在雌花的第 6 阶段未检测到 WUS mRNA，但同一阶段雄花的心皮原基中的 WUS mRNA 水平非常高。对同时期雄花和雌花的心皮原基进行激光显微切割，并通过 qRT-PCR 分析了 WUS 的表达，发现WUS 在雄花与雌花心皮原基中的表达量增加了3倍。在拟南芥中，CRC 通过上调 YUC4 和下调 TRN2 来抑制 WUS 表达。相似的，雌花中显微切割的心皮和雄花中的相比，3 个YUC 基因上调表达而 TRN2 下调表达了。总之，这些结果表明CmWIP1促进雄花发育，是通过抑制CRC表达，从而干扰心皮原基中花分生组织决定。

该研究继2009年发现CmWIP1是雌性决定基因后，首次揭示CmWIP1的转录调控机理与表观调控机制，并回答了关于性别决定与经典两性花发育之间关系这个悬而未决的问题，与ACS乙烯合成基因通路调控雄蕊发育一起，完善了葫芦科作物性别决定的基因调控网络。

WIP1-TPL促进雄花发育的模式图

本文的通讯作者为法国国家农业食品环境研究院（INRAE）、法国国家科学研究中心（CNRS）、巴黎萨克雷大学巴黎萨克雷植物研究所资深研究员 Abdel Bendahmane博士。博士后 张斯淇、 谭丰全为本文的共同第一作者。巴黎萨克雷大学 Moussa BENHAMED 教授也参与了此项研究。此项研究受到欧洲研究委员会ERC、法国国家科研署ANR等项目支持。

值得一提的是，Abdel团队长期从事植物性别决定的相关研究，破解鉴定了葫芦科作物性别决定的关键基因CmACS-7、CmWIP1和CmACS11等，取得了一系列重要的研究成果，是植物发育领域的权威专家（Science 2008，Nature 2009，Science 2015）。

Boualem, A., Fergany, M., Fernandez, R., Troadec, C., Martin, A., Morin, H., ... & Bendahmane, A. (2008). A conserved mutation in an ethylene biosynthesis enzyme leads to andromonoecy in melons. Science, 321(5890), 836-838.

Martin, A., Troadec, C., Boualem, A., Rajab, M., Fernandez, R., Morin, H., ... & Bendahmane, A. (2009). A transposon-induced epigenetic change leads to sex determination in melon. Nature, 461(7267), 1135-1138.

Boualem, A., Troadec, C., Camps, C., Lemhemdi, A., Morin, H., Sari, M. A., ... & Bendahmane, A. (2015). A cucurbit androecy gene reveals how unisexual flowers develop and dioecy emerges. Science, 350(6261), 688-691.

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.add4250

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