柑橘miR156-SPLs模块通过调控赤霉素生物合成控制株高与开花时间的分子机制

本研究揭示了柑橘中miR156-SPLs（SQUAMOSA PROMOTER-BINDING PROTEIN-LIKE）模块通过双重通路调控株高与开花的关键机制：一方面通过Ci-miR156c-CiSPL7-CiFD级联延迟开花，另一方面通过Ci-miR156c-CiSPL3/6-CiKN6-CiGA20ox2抑制赤霉素（GA）合成诱导矮化。实验证实GA3处理可逆转转基因植株表型，为木本植物株型改良和花期调控提供了新靶点。

　　

摘要

植物株高和开花时间是决定作物产量与经济价值的关键性状。在木本植物中，调控这些性状的分子机制尚不明确。本研究通过过表达柑橘miR156家族成员Ci-miR156c，发现其能显著降低株高并延迟开花，揭示了miR156-SPLs模块在柑橘中的保守调控作用。

Ci-miR156c参与开花和株高调控

通过组织特异性表达分析，发现Ci-MIR156c前体在茎尖高表达，且成熟miR156表达随株高增加而下降。在烟草和柑橘中过表达Ci-miR156c均导致开花延迟和矮化表型，而STTM抑制表达则轻微增加株高。石蜡切片显示转基因植株髓细胞直径减小、数量增多，表明细胞扩张受限。

转录组分析揭示下游通路

RNA-seq发现Ci-miR156c转基因植株中SPL基因普遍下调，开花相关基因CiFT、CiLFY、CiAP1和CiFD表达受抑制。GO分析显示差异基因富集于激素代谢、GA信号通路等生物学过程。酵母单杂和EMSA实验证实CiSPL7直接结合CiFD启动子激活其表达，而Ci-miR156c通过抑制CiSPL7间接下调CiFD，形成开花调控通路。

KNOX基因介导株高调控

CiKN6作为KNOX家族成员，在Ci-miR156c过表达植株中显著上调。实验证明CiSPL3直接结合CiKN6启动子抑制其表达，而CiKN6又通过结合CiGA20ox₂启动子抑制该赤霉素合成关键酶的表达。ChIP-qPCR验证了CiKN6与CiGA20ox₂启动子的体内结合。转基因柠檬中CiKN6过表达导致矮化，VIGS敲降则增加株高。

赤霉素水平的直接调控

GA含量检测显示Ci-miR156c和CiKN6过表达植株GA₃水平显著降低。外源GA₃处理能完全恢复转基因植株的矮化表型，PAC（GA抑制剂）处理则抑制STTM植株的株高。双重荧光素酶实验证实CiSPL6直接激活CiGA20ox₂表达，形成miR156-SPLs-GA20ox₂的赤霉素合成调控轴。

讨论与应用价值

该研究首次在柑橘中构建了miR156-SPLs模块的双重调控网络：通过CiSPL7-CiFD调控开花时间，通过CiSPL3/6-CiKN6-CiGA20ox₂调控株高。这种模块化调控机制为木本植物株型改良和缩短童期提供了新策略，对高密度果园管理和分子设计育种具有重要指导意义。