编辑推荐：
在植物研究领域，桃（Prunus persica (L.) Batsch）毛状体形成机制备受关注。研究人员为探究其调控机制，对 295 份材料进行研究。发现除 Maravilha Nectarine Mutant（MN）外，表型与 PpMYB25 基因型大多相符。MN 虽具功能型 PpMYB25 基因序列（Gg）却呈油桃表型。研究表明存在遗传调控外的机制，这为深入理解毛状体形成提供新视角。
在植物的奇妙世界里，毛状体如同植物的 “小卫士”，发挥着至关重要的作用。它们是位于植物表皮细胞之上的特殊结构，不仅能像尖刺一样抵御昆虫和蜘蛛的侵害，还能形成保护屏障，缓冲雨滴带来的机械压力，甚至可以像 “外套” 一样帮助植物适应极端的环境变化，比如抵御强烈的紫外线。
桃，作为蔷薇科的明星植物，因其相对较小的基因组（约 230 Mb）和较短的幼年期（约 3 年结果），成为研究植物遗传和发育机制的理想模型。而且，桃的许多园艺性状，如扁平果实性状、果实颜色等，都由单个基因或位点控制，这使得桃在研究分子机制方面具有独特的优势。就拿毛状体来说，以往的研究表明，桃果实上毛状体的发育受位于 5 号染色体 G 位点上的单个基因 PpMYB25 调控，PpMYB25 就像一把 “钥匙”，决定着毛状体是否形成。然而，在这个看似清晰的调控机制背后，却隐藏着一些未解之谜。一些具有功能性 PpMYB25 基因序列的个体，却没有长出毛状体，这与传统认知相悖，让科学家们困惑不已。为了揭开这些谜团，深入了解桃毛状体形成的调控机制，台湾农业研究院作物遗传资源与生物技术部门等研究机构的研究人员开展了一系列深入研究，相关成果发表在《BMC Plant Biology》上。
研究人员为了探究桃毛状体形成的调控机制，采用了多种关键技术方法。首先，对 295 份来自不同地区的桃（Prunus persica (L.) Batsch）材料进行了基因型和表型筛选，通过视觉观察判断果实是否有毛状体，并利用改良的 CTAB 法提取 DNA 进行基因型鉴定。接着，选取了 4 个具有不同基因型和表型的品种，包括‘Tainung No.11-XingTao11’（GG）、‘Tainung No.7-HongLing’（Gg）、‘Sunraycer’（gg）和‘Maravilha Nectarine Mutant’（MN，Gg），提取果实的 RNA 进行转录组测序，以分析基因表达差异。此外，还运用了主成分分析（PCA）、基因表达相关性分析、扫描电子显微镜（SEM）和 X 射线显微断层扫描（X-ray micro-tomography）等技术，从不同角度对毛状体的形态和基因表达调控进行研究 。
研究结果
- 果实表型与基因型：在 295 份供试材料中，262 份表现为有毛状体（桃），33 份表现为无毛状体（油桃）。基因型鉴定结果显示，159 份为 GG 基因型，104 份为 Gg 基因型，32 份为 gg 基因型。除了 MN 这一特殊材料外，其余 294 份材料的基因型和表型基本一致，MN 具有 Gg 基因型，却表现出油桃的表型（无毛状体） 。
- 转录组分析：对 4 个品种进行转录组分析，PCA 结果显示，有毛状体的‘Tainung No.11-XingTao11’（TN11）和‘Tainung No.7-HongLing’（TN7）在转录组图谱上位置相近，而无毛状体的‘Sunraycer’和 MN 则与它们分离，且‘Sunraycer’和 MN 之间也存在差异。进一步分析发现，MN 中 PpMYB25 的转录本几乎检测不到，与无毛状体的‘Sunraycer’情况相似，这解释了它们果实无毛状体的表型。同时，PpMYB25 下游基因如 PpMYB26、PpHDG11 等以及上游基因的转录丰度在不同品种间也呈现出与 PpMYB25 相关的变化模式 。
- 基因表达相关性分析：在有正常毛状体发育的 TN11 和 TN7 中，PpMYB25、PpMYB26 及其上下游基因之间存在高度相关性；而在无毛状体的‘Sunraycer’和 MN 中，这种相关性消失。这表明转录组分析中 PpMYB25 转录本的有无与毛状体表型的相关性更强，而非基因组分析中功能基因编码区的情况 。
- 毛状体长度与 PpMYB25 转录丰度的关系：虽然 TN11（GG）中 PpMYB25 的转录丰度高于 TN7（Gg），但 TN11 的毛状体却比 TN7 的短，说明 PpMYB25 只影响毛状体的有无，不影响其长度 。
研究结论与讨论
通过对 295 份桃材料的研究，研究人员发现除 MN 外，桃果实毛状体的表型大多可由 PpMYB25 在 G 位点的基因型决定。MN 作为一个罕见的例外，其基因型为 Gg 却表现出油桃表型，这暗示着存在除遗传调控之外的机制影响毛状体的形成。研究表明，MN 中 PpMYB25 转录本的缺失以及相关调控网络的瓦解导致了毛状体无法形成，这种现象极有可能是由表观遗传调控引起的。
此前也有研究报道过一些桃 - 油桃突变体，但这些突变体的基因型和毛状体形成失败的机制尚不明确。与其他导致毛状体缺失的情况（如转座子插入、单核苷酸多态性等）不同，MN 没有这些常见的基因组变化，这使得它所代表的调控机制显得尤为特殊，可能揭示了一种新的或此前被忽视的毛状体缺失表型的调控途径。
此外，MN 是由芽变产生的品种，芽变在果树中较为常见。在苹果等果树中，芽变可导致果实成熟时间、果皮颜色等性状改变，并且这些变化与遗传或表观遗传调控有关。在桃中发现的 MN 这一芽变案例，进一步支持了表观遗传调控在植物性状变化中的重要作用。而且，在另一种植物沟酸浆（Mimulus guttatus）中，毛状体的形成也受表观遗传调控，这表明这种调控方式在核心真双子叶植物中可能是保守的 。
这项研究揭示了桃毛状体形成的新机制，突破了以往对其仅受遗传调控的认知，为后续深入研究植物毛状体发育以及相关性状的遗传改良提供了重要的理论依据，也为植物表观遗传学研究领域增添了新的案例和视角 。
