日前，《科學》雜志以封面論文形式發表了華中農業大學柑橘團隊鄧秀新院士、張飛教授課題組題為《柑橘油胞發育與精油合成的分子調控》的研究成果。研究以柑橘油胞為新模式系統，揭示了分泌囊起始和發育的分子調控通路，為提升金柑類果實鮮食品質和增加甜橙、檸檬等精油產值提供重要理論基礎。
復雜功能結構如何形成是一個重要的生物學問題。植物進化出多種分泌結構來抵御植食動物取食和病原菌侵染。前人關于植物分泌結構研究大多聚焦于表皮分泌腺毛，如番茄腺毛、青蒿腺毛等。然而，亞表皮分泌囊、內部分泌結構如樹脂道以及乳汁管等如何形成依然是謎，其主要原因在于缺乏合適模式研究系統。
生活中，當人們手剝橘子皮、柚子皮或擠檸檬時，經常會從果實表皮飛濺出帶有特殊香氣的精油，這個過程其實就是因油胞破裂而導致精油釋放。柑橘油胞屬于分泌囊，是橘子、橙子、黃皮果、九里香等蕓香科植物的特征性結構。研究柑橘油胞，對于柑橘果實外觀品質、果實多元化利用、柑橘油斑病防控、柑橘產業高質量綠色發展等具有重要意義。而做好這項研究的前提就需要回答好“柑橘油胞是如何形成”這一基本問題。
研究團隊發現，調控葉片邊緣發育的兩個重要轉錄因子CsDRNL和CsLMI1也控制油胞起始。CsDRNL直接作用于CsLMI1啟動子保守調控元件GCC盒，促進油胞起始與分化。CsDRNL/CsLMI1調控模塊激活CsMYC5，后者促進油胞鞘細胞分化、分泌腔形成以及精油合成。
該研究利用前期創制的遺傳材料和柑橘枝刺模式系統取得三點突破：一是通過正向和反向遺傳學結合，發掘到柑橘油胞起始和發育核心調控因子CsLMI1；二是利用柑橘枝刺模式系統，發現了表皮信號調控亞表皮分泌結構發育的機制，即表皮油胞起始細胞特異表達的CsDRNL直接激活CsLMI1；三是證實了油胞發育與油胞次生代謝物合成與積累的協同作用，發現CsMYC5為CsDRNL/CsLMI1下游重要基因，同時調控油胞成熟分化與精油合成。
該研究不僅破解了柑橘油胞發育之謎，還將有助于柑橘產業高質量發展。研究結果可以指導培育無油胞新品種，去除果皮精油苦麻味，提升金柑等果實鮮食品質。此外，研究結果還有助于促進柑橘果皮等綜合利用，增加精油產值，提升柑橘產業效益。（王建宏 張銳 徐行）