外源生长素(IAA)介导草本芍药茎秆瞬时弯曲的细胞壁代谢调控机制解析

为解决草本芍药(Paeonia lactiflora)切花茎秆直立性调控难题，研究人员通过时序实验揭示：外源IAA在萌芽后32天内施用可引发6小时动态变化（先弯曲后直立），该过程与纤维素/果胶降解显著相关。研究发现CESA2、CEL5等基因及CAD、PME酶在细胞壁物质(CWMs)动态重构中起关键作用，为切花品质改良提供分子靶点。

　　

草本芍药(Paeonia lactiflora)作为新兴切花明星，其茎秆挺拔度直接决定商品价值，而这一特性与细胞壁物质(Cell Wall Materials, CWMs)的组成密切相关。有趣的是，当在花芽萌发后32天窗口期内施加外源吲哚-3-乙酸(Indole-3-acetic acid, IAA)时，茎秆会呈现戏剧性的6小时动态变化——先弯曲后恢复直立。

深入研究发现，该现象与细胞壁三大组分（纤维素、果胶和木质素）的快速降解密切相关。关键酶活性检测显示，肉桂醇脱氢酶(Cinnamyl-alcohol dehydrogenase, CAD)、β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase)和果胶甲酯酶(Pectin methylesterase, PME)如同"分子剪刀"般精准调控这些组分的分解代谢。多组学联合分析更揭示，差异代谢物和基因显著富集于糖酵解/糖异生、木聚糖生物合成及次生细胞壁形成等通路。

特别值得注意的是，纤维素合成基因CESA₂与分解基因CEL₅的"此消彼长"，以及果胶降解基因At1g48100的活跃表达，构成了调控茎秆力学特性的"分子开关"。这些发现不仅为观赏植物形态建成机制研究开辟新视角，更为培育"亭亭玉立"的芍药切花品种提供了精准的分子育种靶标。