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为探明柑橘茎发育与侧枝形成的分子机制，研究人员围绕 KNOX 家族转录因子展开研究。发现 CiKN6 与 CiHOX14 互作，CiHOX14 结合 CiBOP2 启动子促其表达，且 CiBOP2 可反馈调节 CiKN6/CiHOX14。该研究为柑橘株型调控提供新视角。
论文解读
柑橘作为全球重要的经济果树，其株型（如茎发育与侧枝形成）直接影响产量与栽培效率。然而，多年生木本植物的株型调控机制长期以来笼罩在迷雾之中 —— 尽管水稻、小麦等草本作物的株型调控研究已较为深入，但柑橘这类具有漫长幼年期、生长周期复杂的木本植物，其茎顶端分生组织（SAM）、腋生分生组织（AM）发育及侧枝形成的分子机制却鲜为人知。在此背景下，华中农业大学的研究团队聚焦于同源盒转录因子家族，试图揭开柑橘株型调控的神秘面纱。该研究成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，为柑橘分子育种提供了关键理论支撑。
为破解柑橘茎发育与侧枝形成的调控网络，研究团队以柠檬、克莱门氏小柑橘等为材料，综合运用分子生物学与遗传学技术展开研究。研究中主要采用的关键技术包括：通过基因过表达与抑制技术（如 35S:CiKN6 转基因株系构建）观察表型变化；利用蛋白互作实验（如酵母双杂交、免疫共沉淀等）验证 CiKN6 与 CiHOX14 的相互作用；借助启动子结合实验（如电泳迁移率变动分析 EMSA、染色质免疫沉淀 ChIP）确认 CiHOX14 与 CiBOP2 启动子的结合活性；运用实时荧光定量 PCR（qRT-PCR）检测基因表达水平及反馈调节关系。此外，研究还涉及拟南芥与烟草的异源表达系统，以验证基因功能的保守性。
研究结果
1. CiKN6 过表达导致柑橘分枝增多与茎缩短
通过构建 35S:CiKN6 转基因柑橘株系，研究发现过表达植株的侧枝数量显著增加（平均 10.7 个 vs 对照 7.7 个），且茎节间缩短，呈现丛生状表型。qRT-PCR 显示，转基因株系中 CiKN6 的表达量较野生型显著上调，证实其对侧枝发育的正向调控作用。进一步表达定位分析表明，CiKN6 主要在茎部表达，暗示其通过调控茎分生组织活性影响株型。
2. CiKN6 与 CiHOX14 形成蛋白复合物调控下游基因
蛋白互作实验证实，CiKN6 与同源盒 - 亮氨酸拉链蛋白 CiHOX14 存在直接相互作用。通过酵母双杂交系统与免疫共沉淀实验，研究人员明确两者在植物体内可形成异源二聚体。这种互作关系提示，CiKN6 可能通过招募 CiHOX14，共同调控下游靶基因的表达，进而影响侧枝发育进程。
3. CiHOX14 直接结合 CiBOP2 启动子并促进其表达
启动子分析显示，CiHOX14 可特异性识别并结合 CiBOP2（叶柄刀片 2）基因的启动子区域。荧光素酶报告基因实验表明，CiHOX14 的结合显著增强了 CiBOP2 的转录活性。在柑橘与拟南芥中过表达 CiBOP2 均导致分枝增多、植株矮化，而抑制 CiBOP2 表达则使柑橘株高增加，证实其在侧枝形成中的关键作用。值得注意的是，CiBOP2 属于 BTB/POZ - 锚蛋白家族，作为植物特有的转录共激活因子，其在木本植物中的功能首次被系统揭示。
4. CiTCP15 通过调控 CiBOP2 参与株型构建
研究发现，TEOSINTE BRANCHED1/CYCLOIDEA/PCF（TCP）家族转录因子 CiTCP15 可直接结合 CiBOP2 启动子，正向调控其表达。在 CiKN6-CiHOX14-CiBOP2 调控轴中，CiTCP15 作为上游因子，通过增强 CiBOP2 的转录活性，间接促进侧枝形成。这一发现拓展了 TCP 家族在木本植物株型调控中的功能认知。
5. CiBOP2 对 CiKN6/CiHOX14 存在反馈调节
有趣的是，qRT-PCR 分析显示，CiBOP2 的过表达会通过负反馈机制上调 CiKN6 与 CiHOX14 的表达，形成一个动态调控环路。这种反馈调节可能是维持柑橘分生组织活性与侧枝发育平衡的关键机制，避免基因表达过度激活导致的生长紊乱。
研究结论与讨论
本研究首次在柑橘中揭示了由 CiKN6-CiHOX14-CiBOP2 组成的调控模块，该模块通过蛋白互作、启动子结合及反馈调节等多层级机制，精准调控茎发育与侧枝形成。具体而言，CiKN6 与 CiHOX14 形成异源二聚体，通过激活 CiBOP2 表达促进侧枝产生；而 CiBOP2 通过反馈调节维持上游基因的适度表达，确保株型发育的稳定性。此外，CiTCP15 作为上游转录因子，通过增强 CiBOP2 的转录活性，进一步强化了这一调控网络。
该研究的科学意义体现在多个层面：首先，填补了木本果树株型调控分子机制的研究空白，为柑橘等多年生植物的株型改良提供了关键靶标基因（如 CiKN6、CiBOP2）；其次，揭示了同源盒蛋白与 BTB - 锚蛋白在木本植物中的协同作用模式，拓展了植物转录调控网络的认知；最后，研究中建立的柑橘转基因技术体系与多物种功能验证策略，为其他木本作物的基因功能研究提供了方法论借鉴。未来，基于该调控模块的分子标记辅助育种或基因编辑技术，有望加速柑橘紧凑型品种的培育，助力果园密植化与机械化生产，推动全球柑橘产业的可持续发展。
