《Frontiers in Plant Science》：REM genes controlling phyllotaxis and yield: bridging findings from Arabidopsis thaliana to Brassica napus
编辑推荐：
本研究系统揭示了拟南芥REM家族基因（AtREM34/35/36）通过调控花序分生组织尺寸和叶序模式影响果实数量的新机制，并通过跨物种功能互补实验证实其在甘蓝型油菜（Brassica napus）中的功能保守性，为作物产量遗传改良提供了新靶点。
引言
全球人口持续增长对作物产量提出更高需求，而花序构型是决定种子产量的关键因素之一。叶序（phyllotaxis）作为花序几何排列的核心特征，其分子调控机制尚不完善。近期研究发现拟南芥REproductive Meristem（REM）基因家族成员AtREM34和AtREM35通过与auxin响应因子ARF7/ARF19互作调控叶序形成，但同簇基因AtREM36的功能及其在作物中的保守性仍待探索。
材料与方法
研究利用CRISPR-Cas9技术构建atrem36单突变体及双突变体组合，通过3D量角器分析主茎叶序角度，统计角果数量。采用JackHMMER和系统发育分析鉴定甘蓝型油菜BnaREM同源基因，通过原位杂交和qRT-PCR验证表达模式，并利用酵母双杂交（Y2H）和双分子荧光互补（BiFC）验证蛋白互作网络。
结果
- 1.
突变体表型分析
双突变体（如atrem34 atrem35）叶序角度偏离黄金角（137.5°），主茎角果数量增加约20%，且单角果种子数无显著变化（图1）。
- 2.
BnaREM基因鉴定
在甘蓝型油菜中鉴定到6个BnaREM34、2个BnaREM35/36及2个BnaREM37同源基因，其染色体分布部分保留拟南芥基因簇排列特征（图2）。表达谱显示这些基因在花序分生组织和花器官中特异性表达（图3）。
- 3.
功能保守性验证
BnaREM34-A1/A3可互补拟南芥atrem34突变体的叶序缺陷，BnaREM35/36-A1特异性互补atrem36而非atrem35，而BnaREM37-A1可部分恢复atrem35表型（图4）。互作实验表明BnaREM蛋白可形成同/异源二聚体，并与AtARF7/19保守互作（图5-6），提示auxin-REM通路在油菜中可能具有类似调控功能。
讨论
本研究首次将拟南芥REM基因调控叶序与产量的机制向作物转化。甘蓝型油菜同源基因的功能分化（如BnaREM35/36-A1偏向AtREM36功能）反映了多倍体物种的亚功能化特征。通过靶向编辑多个BnaREM基因以协同调控花序构型，有望成为提升油菜产量的新策略。
