JIPB | ​特邀综述！中科院植物所贺超英课题组详述心皮起源和果实进化发育生物学研究进展

心皮是被子植物的雌性生殖器官，为胚珠的生长发育以及双受精过程提供稳定的内环境，是被子植物标志性的形态创新。心皮起源及果实的多样化最终促进了动物的起源和人类社会的发展。心皮的起源是一个悬而未决的重大的进化生物学问题，人们对果实进化发育机制也知之甚少。揭示心皮起源的分子遗传机制对我们理解心皮结构的多样性、果实形态进化和产量提高至关重要。

JIPB近日在线发表了中科院植物所贺超英研究员课题组撰写的题为“The origin and evolution of carpels and fruits from an evo-devo perspective”的特邀综述（https://doi.org/10.1111/jipb.13351），在进化发育生物学（evo-devo）视角下系统总结了心皮起源与发育及关键基因的研究进展和存在问题，并提出了揭示心皮起源和果实进化的整合研究策略，为理解心皮起源与果实进化发育研究提供了全新的观点和视角。

被子植物和裸子植物雌性生殖器官之间形态上的差异极其显著，但是在分子进化上则有迹可循。文章首先介绍了花发育ABC模型和AG同源异型突变体在理解心皮形成中的重要作用，明确提出仅依赖此模型很难回答心皮的起源问题。随后，着重介绍了毛酸浆 (Physalis floridana) 中CRC基因功能丧失特异影响心皮的发育和形态：心皮变为片状不闭合结构，数目增多，呈螺旋状排列，基部边缘偶尔具有两个裸露的胚珠，形似裸子植物的大孢子叶球。这种结构可能展示了CRC类基因起源前的心皮状态，暗示CRC是心皮起源的关键调控因子。文章还提出心皮起源和多样化的evo-devo整合研究策略，包括对裸子植物和被子植物雌性生殖器官进行比较研究以确认其同源性；在分子层面重点开展基于AG和CRC的蛋白互作和下游靶基因的鉴定工作，跳出ABC模型，并基于系统基因组学重建心皮发育相关蛋白互作和基因调控的祖先状态和进化式样；在功能验证方面，在被子植物中进行去花合成（de-floral synthesis），在裸子植物中进行花合成（floral synthesis），并利用计算机进行模拟和优化心皮起源的模型。

贺超英课题组致力于以茄科、豆科等为试材的功能进化发育生物学研究，聚焦果实性状，在形态创新的起源、果实（种子）进化发育和基因家族的功能进化等研究中取得一系列研究成果。近期研究组解析了毛酸浆基因组并进行基因组进化研究，提出了酸浆属形态创新“中国灯笼”起源的原创性模型，揭示了毛酸浆心皮发育、果实大小自然变异和大豆种子大小驯化等遗传调控机制（Gong et al., 2021; Lu et al., 2021; Zhao et al., 2021; Wang et al., 2022; Zhu et al., 2022）。

已毕业硕士生刘洪岩和在读硕士生李俊为该综述论文的共同第一作者，贺超英研究员为通讯作者，公丕昌副研究员参与了该综述工作。研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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