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乙烯是一类经典的植物激素，广泛参与果实成熟、衰老和逆境响应等生理过程，在葫芦科作物的性别分化和生殖生长调控中已有较为深入的研究。然而，乙烯如何调控营养生长，尤其是对分枝和卷须发育的调控及其内在机制，长期以来缺乏系统认识，这在一定程度上限制了乙烯在理想株型育种中的应用潜力。为此，研究团队利用乙烯信号核心组分的基因编辑突变体Csein2、Csein3、Cseil1和双突变体Csein3/Cseil1结合外源乙烯处理前后的表型分析，明确了乙烯信号差异性调控黄瓜分枝与卷须发育。
研究团队进一步利用乙烯信号突变体结合乙烯处理的转录组和代谢组学分析，发现增强乙烯信号显著降低叶腋处脱落酸和生长素，同时上调控制分枝发育的关键基因CsCYP707A4的表达并下调控制卷须发育关键基因CsTL的表达；与之对应，减弱或失去乙烯信号则呈现相反的变化趋势。此外该研究进一步证明乙烯信号核心转录因子CsEIN3对CsCYP707A4和CsTL具有相反的转录调控作用。基于这些证据，该研究提出了黄瓜乙烯信号核心组分CsEIN2和CsEIN3/CsEIL1以剂量依赖的方式调控分枝卷须的分子机制。
这项研究首次揭示了乙烯能够调控植物分枝这一新功能。用乙烯信号塑造理想株型，在提高作物产量与品质、简化栽培管理和降低成本方面具有应用潜力。研究团队据此针对黄瓜不同栽培模式的需求，提出了利用乙烯信号塑造黄瓜理想株型的模型：通过增强乙烯信号可培育株型紧凑且分枝多的品种，以适应都市农业；通过减弱叶腋处乙烯信号则可创制分枝少甚至无分枝的品种，适用于田间或温室高密度种植。
我院蔬菜研究所温常龙研究员为通讯作者，张晓飞助理研究员和科研助理朱彤为该论文第一作者。本研究受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市农林科学院杰出科学家项目、青年北京学者和国家高层次人才特殊支持计划资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-67444-7
