海南大学揭秘槟榔花性别之谜：茉莉酸决定雌雄花分布

海南大学揭秘槟榔花性别之谜：茉莉酸决定雌雄花分布

槟榔是重要的热带经济作物，其花序上雌花和雄花的分布一直是个科学谜题。近日，海南大学万迎朗教授团队联合浙江大学张亮生教授团队，通过基因组测序等技术，揭示了槟榔花性别决定的分子机制。这一突破性的研究成果发表于植物学权威期刊《New Phytologist》，不仅填补了相关领域的空白，还对热带作物生产具有重要指导意义。

研究团队利用PacBio和HiC测序技术，组装了大小为2.73 Gb的高质量槟榔参考基因组，并将31406个编码基因注释和定位到16条染色体上。在此基础上，他们发现了一个关键的植物激素——茉莉酸（JA），在槟榔花性别决定中起着决定性作用。

通过染色质开放性测序（ATAC-seq）技术，研究团队发现茉莉酸合成和信号传导途径中的基因表达受到表观遗传调控。在花序基部的雌花区域，JA合成和信号转导相关基因的特异染色质调控区域开放，使得雌花中茉莉酸合成和信号转导相关基因的表达程度较高。而在槟榔花序中，JA浓度呈现从基部到尖端，由高到低的梯度分布，且雌花位置的JA浓度约为雄花的10倍。

这一发现不仅揭示了槟榔花性别决定的分子机制，还为热带作物的生产提供了重要指导。例如，在2019-2020年冬季，海南岛遭受寒潮袭击，导致槟榔出现大量异常花序。研究发现，在异常花序中，两性花位置的JA浓度约为正常花序雄花的2倍，这为进一步调控作物生长提供了新的思路。

此外，研究团队还在槟榔15号染色体上发现了一个相对保守的性别决定相关区段，该区段包含多个性别相关基因，如CYP703、LOG、GPAT、AMS和BiP。这些基因在椰子、油棕、椰枣等棕榈科植物中也呈现集中分布的趋势，暗示这一区域可能是棕榈科植物性别分化和决定的关键区域。

这一突破性的研究成果不仅揭示了槟榔花性别决定的分子机制，还为热带作物的生产提供了重要指导。未来，通过调控茉莉酸的合成和信号传导，有望实现对槟榔花序性别的精准控制，从而优化作物产量和品质。