桃花冬眠密码破译：科学家绘制果树“生物钟”调控图谱

  近日，中国农业科学院郑州果树研究所桃资源与育种团队在《园艺研究》发表最新研究成果，通过给桃树花芽做“时空CT扫描”，揭示了花芽休眠过程中细胞类型和表达水平的时空转换机制，为木本植物休眠机理研究和桃低需冷量育种提供了重要理论参考。相关成果发表在《园艺研究》（Horticulture Research）。

  休眠是植物抵御低温胁迫的适应性进化。研究团队选取休眠期短且具有较强抗寒能力的帚形山桃作为研究对象，运用空间转录组技术对花芽进行“解剖”。这项技术如同在细胞中安装数百万个纳米摄像机，能同时记录基因表达的位置、时间和强度三维信息。

  通过对比不同休眠阶段的数据，科学家发现：花芽内部存在严密的“细胞分工体系”。部分细胞专职感知环境温度变化，通过信号转导系统向其他细胞传递冬眠指令；另一群细胞则启动抗寒程序，合成保护性物质抵御低温；当低温积累达标时，特定细胞集群会激活开花基因，完成从冬眠到萌发的转变。这种时空精准调控机制，解释了为何同一颗花芽能协调完成抗寒防御与发育准备的双重任务。

  桃资源与育种团队自20世纪80年代起，在国内率先开展需冷量研究，经过40多年攻关，确立了桃需冷量的适宜评价模式，阐明了低需冷量种质的遗传和生物学特点，提出了利用降低品种需冷量、缩短童期、提高早期丰产性的育种理论。

  团队首次收集、引进、发掘低需冷量桃优异种质30份，支撑培育低、低中需冷量品种34个，显著降低了主栽品种的需冷量，扩展了我国桃栽培南限，并育成了我国设施桃主要栽培品种。

  此外，他们还系统研究了打破休眠的生理机制以及需冷量对桃设施栽培扣棚升温、果实成熟期、产量、连续结果能力等方面的影响，成为我国落叶果树设施栽培的理论基础，指导了设施促早栽培关键技术。作为短休眠期育种的又一阶段性成果，为后期休眠分子设计育种提供有力支撑。

  此次发现的时空转换机制，与2023年揭示的PpDAM6主效基因形成技术闭环。PpDAM6如同休眠总开关，其启动子区30个碱基缺失会显著降低需冷量需求，而新发现的细胞协同机制则解释了基因指令如何转化为生理响应。

  中国农业科学院郑州果树研究所桃资源与育种团队博士生赵亚林、李勇副研究员为论文共同第一作者，王力荣研究员为论文通讯作者。本研究得到国家重点研发计划项目、自然科学基金项目、中国农科院青年创新专项、河南省优秀青年基金、云南重大公益专项等项目资助。（宋雅娟）

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