破解百年难题！福建农林大学再登Science，硕士生共同一作

福建农林大学园艺学院、未来技术学院为第一单位 。福建农林大学园艺学院、未来技术学院 吴双教授 为本文 通讯作者 ，福建农林大学园艺学院 博士后吴敏亮 、 毕业硕士研究生边欣欣 和 在读硕士研究生黄奔奔 为论文 共同第一作者 。 该研究得到国家自然科学基金的资助。

本研究 首先发现 现代栽培番茄的花药边缘形成了一类特殊的表皮毛结构，通过 相互铰链 ，形成一个 类似拉链的结构 ，将相邻的花药紧紧锁住，形成密闭的花药桶结构。 通过遗传筛选，研究人员发现，当控制番茄表皮毛的关键调控因子发生负显性突变时，番茄闭花授粉结构被破坏，花药散开的现象。研究人员进一步鉴定到此负显性突变影响的多个关键基因。这些关键基因同属于一类可以激活下游基因表达的HD-Zip IV转录因子。它们不但在番茄花药锁扣表皮毛起始细胞中高表达，并且通过蛋白浓度剂量效应调控锁扣表皮毛的起始和核内复制。有趣的是，这些HD-Zip IV转录因子同时也在花柱的顶部区域高表达，同样通过浓度剂量调控花柱细胞的核内复制，进而促进花柱的极性伸长。

在还未真正变成番茄的近缘茄科植物类番茄中，花药边缘的锁扣表皮毛还未进化，完全缺失。当进化到野生番茄（潘那利番茄）时，其花药边缘开始形成早期的锁扣表皮毛，但这类简单的早期锁扣表皮毛不足以促进花药闭合。通过驯化，锁扣表皮毛在现代番茄中逐渐成熟和复杂化，最终促进形成闭合的花药桶结构。而这一过程与HD-Zip IV转录因子的表达量紧密关联。在番茄花柱中，研究人员发现HD-Zip IV转录因子调控花柱长度决定因子Style 2.1的空间表达。因此推测在番茄进化早期，HD-Zip IV转录因子时空表达的改变促进番茄花药形成闭合结构，但同时也促进花柱伸长外露。在这个阶段，由于野生番茄中的自交不亲和尚未解除，自花授粉难以发生，这样的花结构使得野生番茄仍然能够通过昆虫传粉完成受精和繁殖。当自交不亲和性状突变缺失后，人为驯化倾向于筛选具有Style 2.1突变的后代，形成花柱内缩,以及花药桶紧闭的完全闭花授粉结构。

该研究解析了植物通过调控表皮毛的发育改变花器官的结构， 这可为未来改造植物授粉方式，增加结实率和提高植物的逆境适应力，以及未来转基因作物的安全控制提供重要参考。

福建农林大学 （Fujian Agriculture and Forestry University） ，简称“福建农林大” ，位于福建省会福州市，是一所以农林学科为优势和特色，由农业农村部、国家林业和草原局、福建省人民政府三方共建，是福建省一流大学建设高校 、福建省重点建设三所高水平大学之一 。福建农林大学创建于1936年，是在福建协和大学农科和福建省立农学院基础上建立。1952年，原厦门大学农学院和福州大学农学院合并成立福建农学院。2000年10月，原福建农业大学和原福建林学院合并组建新的福建农林大学。

截至2023年11月，学校校园占地4900余亩；设有22个学院和1个独立学院，开设本科招生专业80个；拥有11个博士后科研流动站，12个一级学科博士点，26个一级学科硕士点，17个硕士专业学位授权点；有本科生2.5万余人，研究生1万人；10个学科进入ESI排名全球前1%。

吴双教授