近日，中國熱科院椰子所檳榔研究團隊在檳榔果實脫落調控方面取得新進展。該研究在細胞、生理及分子水平系統(tǒng)解析了檳榔異常生理落果的發(fā)生機制，為制定檳榔豐產穩(wěn)產栽培管理措施及高產品種培育提供理論基礎。

 

　　檳榔（Areca catechu L.）是海南重要的經濟作物，在熱區(qū)農民致富和鄉(xiāng)村振興中發(fā)揮著重要作用。檳榔幼果脫落嚴重是導致產量下降的關鍵因素。果實脫落由復雜的環(huán)境和發(fā)育信號共同觸發(fā)，植物器官的脫落從離區(qū)形成、脫落信號感知到脫落程序激活都是在特定基因的調控下進行，同時植物內源激素在脫落激活這一環(huán)節(jié)起著重要作用，但其潛在的作用機制未明。

 

　　該研究利用掃描電鏡（SEM）探究了檳榔幼果離區(qū)斷裂面的表觀特征，自然脫落幼果離區(qū)細胞形成特征性脫落疤痕，其維管束邊緣部分閉合，表明該區(qū)域的物質運輸被減弱或切斷；而在人工摘除幼果的離區(qū)中，細胞層出現明顯的斷痕，其維管束中可觀察到密集分布的顆粒物質，表明這些組織中的物質運輸是連續(xù)的。

 

　　通過激素含量測試及轉錄組分析發(fā)現，檳榔幼果離區(qū)（abscission zone）中的生長素（IAA）含量下降和乙烯合成前體（ACC）含量上升是導致脫落的關鍵因素，且生長素和乙烯信號途徑ARFs、ETR、PIN-LIKES等基因與檳榔幼果脫落密切相關，此外，NAC、ERF、WRKY、ZF和MADS等轉錄因子家族可能參與了脫落調控。其中，AcERF116在檳榔果實脫落過程中表達量顯著升高，且受到乙烯誘導，異源過表達AcERF116基因顯著加速了番茄去花后花梗的脫落。纖維素酶、果膠酶以及多聚半乳糖醛酸酶在幼果脫落過程中呈現相應的活性變化。離區(qū)中pH值上升也是一個關鍵的脫落信號。

 

　　相關研究成果分別以“Phytohormones and candidate genes synergistically regulate fruitlet abscission in Areca catechu L. ”（李佳副研究員為第一作者，中南林業(yè)科技大學李萌副教授為通訊作者），“An ethylene response factor AcERF116 identified from A. catechu is involved in fruitlet abscission”（李佳與重慶師范大學聯(lián)合培養(yǎng)研究生陳云澈為共同第一作者，李萌與劉立云研究員為共同通訊作者）和“檳榔幼果脫落過程的生理生化指標變化規(guī)律”（陳云澈為第一作者，李佳為通訊作者，當期封面論文）為題發(fā)表在《BMC Plant Biology》、《Plant Science》和《植物生理學報》。另外，李佳等研發(fā)的“一種檳榔專用保果劑及其施用方法”已授權國家發(fā)明專利，產品的田間試驗已取得一定成效。該研究得到了海南省重點研發(fā)專項“氯吡苯脲（CPPU）防止檳榔果實脫落的機理及應用研究”和“檳榔落果關鍵基因的挖掘及其調控幼果脫落的機制研究 ”項目經費的支持。

 

　　相關論文鏈接：

 

　　https://doi.org/10.1186/s12870-023-04562-8

 

　　https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2024.112091

 

　　https://doi.org/10.13592/j.cnki.ppj.100798