上海
撰文丨王聰
編輯丨王多魚
排版丨水成文
性別決定是雄花和雌花形成的基礎(chǔ)，在植物育種方面具有特別重要的意義。早在上世紀(jì)五十年代，就觀察到了生長素促進(jìn)雌花產(chǎn)生的現(xiàn)象，這也成為了一直以來植物生理學(xué)領(lǐng)域的“未解之謎”，此外，生長素和乙烯是如何協(xié)同調(diào)控植物單性花發(fā)育的遺傳機(jī)制，目前仍模糊不清。
2025 年 12 月 11 日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)張小蘭、周朝陽團(tuán)隊(duì)（韓立杰博士為論文第一作者 ）在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Science上發(fā)表題為：ARF3-mediated auxin signaling is essential for sex determination in cucumber 的研究論文。
該研究破解了“生長素促進(jìn)雌花產(chǎn)生”這一長期謎題，鑒定到其中發(fā)揮作用的關(guān)鍵調(diào)控因子CsARF3（Auxin Response Factor 3），闡釋了生長素和乙烯在性別決定上的互惠關(guān)系，為植物性別決定的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了全新認(rèn)識，也為作物育種和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的性別調(diào)控提供了精準(zhǔn)的分子靶點(diǎn)。
該研究闡明了黃瓜中由激素調(diào)控的性別決定機(jī)制，鑒定了一個(gè)關(guān)鍵基因——CsARF3（Auxin Response Factor 3，生長素響應(yīng)因子-3），它是黃瓜雌蕊正常發(fā)育所必需的。敲除
CsARF3基因，會導(dǎo)致植株只開雄花，而過表達(dá)
CsARF3基因，則會增加雌花數(shù)量。這直接證明了 CsARF3 是促進(jìn)雌性表現(xiàn)的正向調(diào)控因子。
具體來說，CsARF3 通過調(diào)控下游基因來發(fā)揮作用——
激活
CsSTM，直接促進(jìn)分生組織維持基因
CsSTM的表達(dá)，有助于雌花原基的持續(xù)發(fā)育；
抑制 CsWIP1，抑制雌性抑制基因
CsWIP1的活性，從而解除對雌花發(fā)育的抑制。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步揭示了生長素和乙烯在性別決定中存在一個(gè)正向反饋循環(huán)，在花發(fā)育早期，乙烯通過生長素途徑來啟動雌蕊的形成；在花發(fā)育后期，雌蕊中的生長素信號又會增強(qiáng)乙烯的生物合成，而高濃度的乙烯會抑制雄蕊的發(fā)育，最終確保雌花的形成。
黃瓜
C
s
ARF3介導(dǎo)的生長素信號調(diào)控性別決定的分子機(jī)制
總的來說，這項(xiàng)研究破解了“生長素促進(jìn)黃瓜雌花產(chǎn)生”的長期謎題，闡明了黃瓜如何“決定”開雌花的一個(gè)重要分子通路：
CsARF3基因是核心開關(guān)，它通過協(xié)調(diào)一系列基因表達(dá)，并整合生長素和乙烯兩種激素信號，最終促使植株形成雌花。這一發(fā)現(xiàn)對作物育種（例如提高雌花比例以增加果實(shí)產(chǎn)量）具有重要的理論指導(dǎo)意義。
論文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv200
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