2020年9月23日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所甘蓝青花菜研究团队在期刊plant science（2023IF=5.2）上发表了题为“Morphological, transcriptomics and phytohormone analysis shed light on the development of a novel dwarf mutant of cabbage (Brassica oleracea)”的研究论文。论文第一作者是邢苗苗博士和苏贺楠博士，通讯作者为方智远院士和吕红豪研究员。

植物矮秆突变体一般表现出生长迟缓、发育迟缓、节间短小、叶片和花朵畸形等特点，是探索植物生长发育分子机制的理想材料。在本研究中，作者首次发现了一个自发性甘蓝矮秆突变体99-198dw，与野生型99-198相比，该突变体表现出矮秆、叶片起皱、不结球、自交结实性显著降低等特点，但其矮化的分子机制尚不清楚。在这里，我们对99-198和99-198dw之间的表型、转录组和植物激素进行了比较分析。细胞学分析表明，在99-198dw突变体中，细胞大小增加，细胞层减少，叶绿体降解，线粒体减少。RNA-Seq分析表明，在矮秆突变体共鉴定出3801个差异表达基因，其中上调基因2203个，下调基因1598个。抗逆途径中的关键基因主要是水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、脱落酸(ABA)、乙烯(ET)等，而与株高相关的基因，如赤霉素(GA)、油菜素内酯(BR)、吲哚-3-乙酸(IAA)和内酯(SL)等，则大多下调。此外，细胞分裂途径中的DEGS均下调，这与细胞学分析检测到的胞质分裂缺陷相一致。用LC-MS/MS绝对定量测定的GA4、JA、ET、SA和ABA含量的变化与转录组分析结果一致。进一步的激素处理试验表明，外源激素GA、BR、6BA、多效唑(PC)等不能挽救这种表型，表明植物激素的变化是矮秆性状的原因而不是原因。推测与细胞分裂相关的DEG突变或参与GA、BR、IAA、SL等植物激素信号转导途径的DEG突变是矮化的原因。这些结果为阐明99-198dw的调控网络提供了信息，并丰富了我们在分子水平上对植物矮秆性状的理解。

Fig. 1. Phenotypes of the control 99–198 and the dwarf mutant 99–198dw at the seedling stage (a), rosette stage (b) and podding period (c, d). (e) The plant height for seedling stage, heading stage, and podding period, respectively. Error bar is SD. *** p < 0.001. In the figure, the left is the control 99–198, and the right is the dwarf mutant 99–198dw.

Fig. 2. Cross section of internodes (a, b) and transmission section of leaves (c, d), and chloroplasts (e, f). a, c, and e represent the control 99–198, and b, d, and f represent the dwarf mutant 99–198dw. Scale bars =100 μm in a and b; scale bars =80 μm in c and d; and scale bars =5 μm in e and f.

Fig. 6. Transcriptional changes in plant hormone biosynthesis and signal transduction pathways in 99–198dw compared to 99–198. The numbers 16:3 and 18:3 indicate different polyunsaturated fatty acids; up- and downregulated gene expression patterns are boxed in red and green, respectively. The solid arrow indicates a direct step, and the broken arrow indicates an indirect step (For interpretation of the references to colour in this figure legend, the reader is referred to the web version of this article).

点评：这个文章通过细胞学鉴定、转录组鉴定和植物激素分析，对矮化突变体做了个分析。矮化材料细胞变大，细胞数变少，转录组分析也佐证了这个观点，另一方面参与植物激素的这些基因也和矮化表型符合。同时做了外施激素的处理。发现GA水平的降低和相关基因的下调表达影响了株高，而JA、ET、SA和ABA水平的增加和相关基因的上调参与了99-198dw的抗逆性。