切花菊是世界四大切花之一，也是我国鲜切花出口的主要花卉。其中，单头菊是目前我国切花菊出口的主要类型，其生长过程中的分枝情况影响其观赏品质和产量。四川农业大学风景园林学院姜贝贝课题组之前研究中已研究证明菊花DgLsL基因是调控侧枝发育的重要基因，并通过酵母文库筛选出DgLsL的互作蛋白CmPP2C1和CmPP2C2。

本研究通过互作验证、稳定转化及内源激素测定等手段明确了蛋白磷酸酶CmPP2C1参与菊花侧枝发育的调控机制，为菊花的分子育种和生产提供了重要的理论依据。近日，国际杂志《园艺科学》在线发表了该研究论文。

CmPP2C1和CmPP2C2在不同组织中的相对表达水平不同。在正常生长条件下，CmPP2C1在根中的表达显著高于其他组织。而CmPP2C2在叶中的表达量最高，在根中的表达量最低。两个基因的不同表达模式可能与它们在菊花中的功能有关。

由于顶端优势，在顶芽的旺盛生长过程中，侧芽难以生长。因此对植株进行去顶处理来验证CmPP2C1和CmPP2C2是否与分枝有关。结果显示CmPP2C1和CmPP2C2在去顶处理后都可快速响应，两者的表达水平都在去顶48小时后最高，之后开始下降。此结果表明它们都参与菊花分枝，且CmPP2C1对去顶的响应明显强于CmPP2C2。

为了探究CmPP2C1在菊花侧枝发育过程中的作用，研究团队将该基因转入菊花并成功获得稳定转基因株系，当转基因苗生长至合适大小时进行去顶处理。去顶后，转基因株系OE-1 在48-72小时时侧芽生长显著增长，这表明CmPP2C1的过表达可以促进侧枝发育。该表型与去顶后CmPP2C1的表达模式一致。

转基因植株中ABA的水平显著降低，这意味着ABA水平的降低可以促进侧枝发育，这与其他相关研究一致。我们检测了ABA合成相关基因的表达量变化，转基因菊花中CmNCED3A和CmNCED3-1的表达水平显着降低，这可能是内源ABA水平降低的主要原因。

除了已知参与分枝的激素外，转基因植株的JA含量也显著降低。这表明CmPP2C1也负向调节JA含量。 JA被广泛报道参与植物生长和发育，且JA、ABA、GA 等激素之间存在交叉调控网络，因此JA可能是调节菊花分枝的潜在因素。

CmPP2C1与DgLsL互作调控分枝的作用模型      四川农大供图

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该项目得到四川省自然科学基金和大学生创新训练计划的资助。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.scienta.2024.113752