记者7月18日从华中农业大学获悉，该校园艺植物生物学教育部重点实验室匡汉晖教授课题组在《实验植物学杂志》发表论文称，他们的研究阐明了LsKN1基因调控生菜叶卷曲性状的遗传和分子机理。
生菜常被用来做色拉、火锅配菜等，是世界上最受欢迎的蔬菜之一，其叶片形态直接关系到其感官品质。
一般而言，一个叶卷曲的生菜品种和一个叶平整的生菜品种杂交，构建了叶卷曲表型的遗传分离群体。遗传定位发现该群体中的一个叶卷曲主效QTL（数量性状基因座），即LsKN1基因。研究人员通过互补实验和CRISPR/cas9敲除实验，验证了该基因调控叶卷曲的机制。
据介绍，LsKN1基因在不同遗传背景下，可引起不同叶形变化。实验室前期研究结果表明，该基因的上调表达还导致生菜结球和掌状缺刻。LsKN1基因通过不同分子信号途径调控不同性状，并在不同遗传背景下出现不同的表型。这次的研究发现，LsKN1是影响细胞分裂素和赤霉素合成与降解途径的关键基因，提高生菜叶片中分裂素含量，降低赤霉素含量，可导致细胞面积变大、细胞数量增多、次级叶脉变细密，以及叶脉细胞和叶肉细胞发育紊乱，最终导致卷曲叶片的形成。
卷叶品种中LsKN1基因的上调表达由第一个外显子上一个CACTA转座子插入导致。本研究在遗传转化过程中，偶然获得3株CACTA转座子发生转座的突变体，这3个突变体的表型由卷叶恢复为平叶，再次证明LsKN1基因中CACTA转座子的插入是卷曲叶片形成的致变因子。该研究进一步丰富了叶发育理论，将为生菜遗传育种提供理论支持。
图1. 生菜叶卷曲形态学基础
图2. LsKN1促进细胞分裂素（A-E）并抑制赤霉素（F-L）的合成，导致叶片卷曲
图3. LsKN1基因中CACTA元件的转座导致基因表达量下降，产生平整叶片