摘要：在蔬菜生产中，种子萌发的一致性是高效育苗的关键。种子萌发包括胚生长和胚乳弱化两个并行过程，其中珠孔端胚乳的弱化被认为是某些物种中胚根突出的必要条件。深入解析种子萌发机理至关重要。然而，目前关于胚乳弱化的研究仍较为有限。

在蔬菜生产中，种子萌发的一致性是高效育苗的关键。种子萌发包括胚生长和胚乳弱化两个并行过程，其中珠孔端胚乳的弱化被认为是某些物种中胚根突出的必要条件。深入解析种子萌发机理至关重要。然而，目前关于胚乳弱化的研究仍较为有限。

近日，中国农业大学园艺学院郭仰东实验室联合北京市农林科学院蔬菜所张海军副研究员在Plant Physiology期刊在线发表了题为“The transcription factor SlLBD40 regulates seed germination by inhibiting cell wall remodeling enzymes during endosperm weakening”的研究论文，揭示了番茄LBD转录因子家族成员SlLBD40通过负向调控胚乳弱化进而调控种子萌发的分子机制。

该研究发现利用CRISPR/Cas9 生成的 SlLBD40 敲除突变体由于种子吸胀性增强而表现出更快的发芽速度。种皮由母体基因型决定的胚珠珠被发育而来。通过分析突变体与野生型的正反交F1代种子萌发表型，确认吸胀性增强不受种皮控制。胚乳垫层试验证实，胚因素并非SlLBD40 影响种子萌发的关键因素。

图1. SlLBD40负向调控种子萌发

胚乳弱化是种子吸胀萌发过程中胚根突破种皮的重要条件。SlLBD40 的表达在吸胀过程中被诱导，特别是在珠孔端胚乳中，表明其可能参与胚乳弱化。电镜显微观察和珠孔端穿刺力检测结果证实了SlLBD40在胚乳弱化中的作用。RNA-seq和qRT-PCR分析显示，SlLBD40 可能通过调控一系列细胞壁重塑因子编码基因影响胚乳弱化。进一步生化证据表明，SlLBD40 直接靶向与胚乳弱化有关的细胞壁重塑因子编码基因，包括 SlEXP6、SlXTH23 和 SlMAN1。

图2. SlLBD40负向调控胚乳弱化

综上所述，该研究揭示了番茄SlLBD40在胚乳弱化和种子萌发过程中的作用，拓展了LBD家族基因尤其是第II亚家族基因的功能，为胚乳弱化调控种子萌发的机制提供新的线索，并提出了改善受胚乳强度限制的物种萌发的潜在基因靶标。

中国农业大学园艺学院与北京市农林科学院蔬菜研究所联合培养博士生张嘉龙和中国农业大学已毕业博士研究生刘伦（现任职于安徽农业大学园艺学院）为论文的共同第一作者，中国农业大学园艺学院郭仰东教授和北京市农林科学院蔬菜研究所张海军副研究员为该文的通讯作者。中国农业大学农学院的黄伟副教授为本研究提供了重要帮助。该研究得到了国家自然科学基金项目和BAAFS科研项目的支持。感谢国家蔬菜工程技术研究中心、现代农业产业体系北京创新团队和中国农业大学2115人才培育发展支持计划的资助。

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来源：方瓶科学