研究小组揭示了凤仙花刺激发育的细胞和分子基础

花作为被子植物的重要生殖器官，其各种特性都具有明确的用途和适应意义。花刺作为典型的花进化特征，是从花瓣延伸出来的管状结构，在被子植物(如凤仙花、耧斗菜、柳纳里亚等)中经历了多次独立的进化。

由于其分泌和储存花蜜的特性，它在授粉过程中起着至关重要的作用。此外，支刺的形态(长度、直径、扭曲程度)、颜色和内部结构表现出广泛的物种多样性。

在与传粉媒介相互作用的过程中，支刺通过长度、曲率等特征的进化，提高授粉效率和生态适应性。带有支刺的植物谱系通常表现出惊人的物种多样性和更快的物种形成速度，因此支刺被认为是一项关键创新，并且一直是进化和生态假设等众多研究的焦点。

对支刺发育过程及机制的研究有助于进一步了解植物谱系的物种多样性和进化机制。然而，对支刺发育的研究仅在少数物种中进行，其机制尚不清楚，表现出显着的物种差异。

2024年1月，园艺研究发表了题为“凤仙花刺发育的细胞和分子基础”的研究。

本研究以凤仙花为材料，从形态学、组织细胞学、生理学和分子生物学等角度分析了凤仙花刺发育的特点和规律。I.uliginosa的支刺发育由早期细胞分裂和后期各向异性细胞伸长组成。

在整个发育过程中，支刺的内侧和外侧发生了两次不平衡的细胞分裂事件，分别导致了支刺早期独特的向上生长和中期支刺曲线的形成。此外，生长素、赤霉素、茉莉酸等物质在骨刺发育的不同部位和阶段表现出显着差异，表明激素参与了骨刺发育的调节。

利用RNA-seq和瞬时表达系统阐明了IuABP和IuEXT基因对I.uliginosa支刺发育的调控。刺中IuABP的下调导致刺曲线数量增加和形态扭曲，这表明它可能通过生长素作用调节不同阶段的细胞分裂或伸长，并协调它们之间的过渡。

IuEXT的下调通过抑制细胞伸长来显着缩短骨刺长度，导致骨刺曲线和内表皮乳头消失。

这项研究为被子植物刺激发育的细胞和分子机制提供了新的见解。