記者7月18日從華中農業大學獲悉，該校園藝植物生物學教育部重點實驗室匡漢暉教授課題組在《實驗植物學雜誌》發表論文稱，他們的研究闡明了LsKN1基因調控生菜葉捲曲性狀的遺傳和分子機理。
生菜常被用來做色拉、火鍋配菜等，是世界上最受歡迎的蔬菜之一，其葉片形態直接關係到其感官品質。
一般而言，一個葉捲曲的生菜品種和一個葉平整的生菜品種雜交，構建了葉捲曲表型的遺傳分離群體。遺傳定位發現該群體中的一個葉捲曲主效QTL（數量性狀基因座），即LsKN1基因。研究人員通過互補實驗和CRISPR/cas9敲除實驗，驗證了該基因調控葉捲曲的機制。
據介紹，LsKN1基因在不同遺傳背景下，可引起不同葉形變化。實驗室前期研究結果表明，該基因的上調錶達還導致生菜結球和掌狀缺刻。LsKN1基因通過不同分子信號途徑調控不同性狀，並在不同遺傳背景下出現不同的表型。這次的研究發現，LsKN1是影響細胞分裂素和赤霉素合成與降解途徑的關鍵基因，提高生菜葉片中分裂素含量，降低赤霉素含量，可導致細胞面積變大、細胞數量增多、次級葉脈變細密，以及葉脈細胞和葉肉細胞發育紊亂，最終導致捲曲葉片的形成。
卷葉品種中LsKN1基因的上調錶達由第一個外顯子上一個CACTA轉座子插入導致。本研究在遺傳轉化過程中，偶然獲得3株CACTA轉座子發生轉座的突變體，這3個突變體的表型由卷葉恢復為平葉，再次證明LsKN1基因中CACTA轉座子的插入是捲曲葉片形成的致變因子。該研究進一步豐富了葉發育理論，將為生菜遺傳育種提供理論支持。
圖1. 生菜葉捲曲形態學基礎
圖2. LsKN1促進細胞分裂素（A-E）並抑制赤霉素（F-L）的合成，導致葉片捲曲
圖3. LsKN1基因中CACTA元件的轉座導致基因表達量下降，產生平整葉片
原文鏈接：https://doi.org/10.1093/jxb/erac311