睡莲是睡莲科睡莲属的多年生水生植物，因其具有极高的观赏和药用价值以及水净化能力而被广泛种植。世界上有50多种睡莲，主要分布在热带、亚热带和温带地区。根据其分布的区域，人们将睡莲属植物分为热带睡莲和耐寒睡莲两种生态型。其中，热带睡莲色彩丰富，但在高纬度地区难以越冬，耐寒睡莲具有独特的抗寒特性却花色单一。因此，将耐寒睡莲与热带睡莲进行杂交，对获得耐寒性强、花色丰富的新品种，丰富现有睡莲的种质资源具有重要意义。然而，热带睡莲与耐寒睡莲杂交难以收获杂交种子，杂交障碍的存在严重影响了睡莲跨亚属杂交育种的效率。研究表明，受精前的杂交障碍是睡莲跨亚属杂交结实率低的主要原因，花粉难以在柱头上萌发是睡莲跨亚属杂交过程中的最为普遍的现象。
2024年10月，Horticulture Research在线发表了南京农业大学题为NpCIPK6–NpSnRK1 module facilitates intersubgeneric hybridization barriers in water lily (Nymphaea) by reducing abscisic acid content的研究论文。
前期研究发现受精前杂交障碍是造成睡莲亚属间杂交困难的主要原因。然而，睡莲花粉与柱头亲和性低的机制尚不清楚。本研究表明，CBL相互作用蛋白激酶6（CIPK6）通过与SNF-1激酶 （SnRK1）相互作用响应不相容花粉与柱头之间的信号交换，促进SnRK1蛋白的积累。激活的SnRK1与9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶2（NCED2）相互作用，促进其降解，从而抑制脱落酸（ABA）的合成。柱头中ABA含量的降低破坏了ABA介导的活性氧（ROS）的去除，最终导致不相容花粉被柱头排斥。我们的研究结果强调了NpCIPK6-NpSnRK1-NpNCED2模块通过干扰ABA合成和促进ROS积累在睡莲亚属间杂交障碍中的重要作用。该研究为睡莲细胞信号传导和生殖障碍以及其他生物学研究提供了有价值的机制见解。
图1 NpCIPK6和NpSnRK1促进ROS在睡莲柱头上的累积
https://doi.org/10.1093/hr/uhad237
Hortic Res | 南京农业大学观赏植物生物技术实验室揭示花生花睡莲花香苯丙烷类物质生物合成过程及趋避蚜虫的生物学功能
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