Reinvention of hermaphroditism via activation of a RADIALIS-like gene in hexaploid persimmon

第一作者：Kanae Masuda

第一单位：冈山大学

通讯作者：Takashi Akagi

 Abstarct 

背景回顾：In flowering plants, different lineages have independently transitioned from the ancestral hermaphroditic state into and out of various sexual systems. Polyploidizations are often associated with this plasticity in sexual systems. Persimmons (the genus Diospyros) have evolved dioecy via lineage-specific palaeoploidizations. 

在有花植物中，不同的植物谱系独立地从祖先雌雄同花（两性花；hermaphrodite）的状态转变为各种不同的性系统。多倍化常常与植物性系统的可塑性相关联。柿属的柿子通过谱系特异性的古多倍化演化出雌雄异株（dioecy）的性系统。

研究基础：More recently, hexaploid D. kaki has established monoecy and also exhibits reversions from male to hermaphrodite flowers in response to natural environmental signals (natural hermaphroditism, NH), or to artificial cytokinin treatment (artificial hermaphroditism, AH). 

最近，六倍体柿子建立了雌雄异花（monoecy：同一株上有雄花和雌花），并且在响应环境信号时能够将雄花转变为两性花，即自然雌雄同花（natural hermaphroditism, NH）；或者也可以通过细胞分裂素的处理促进雄花向两性花的转变，即人工雌雄同花（artificial hermaphroditism, AH）。

主要研究：We sought to identify the molecular pathways underlying these polyploid-specific reversions to hermaphroditism. 

本文中，作者尝试鉴定这些多倍化特异性向雌雄同花转变的潜在分子途径。

结果1-共表达网络构建：Co-expression network analyses identified regulatory pathways specific to NH or AH transitions. Surprisingly, the two pathways appeared to be antagonistic, with abscisic acid and cytokinin signalling for NH and AH, respectively. 

作者通过共表达网络分析鉴定到了NH或AH转变的特异性调控通路。有趣的是，这两个通路似乎是相互拮抗的，其中NH主要涉及脱落酸信号转导，而AH主要涉及细胞分裂素信号转导。

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结果2-关键基因鉴定：Among the genes common to both pathways leading to hermaphroditic flowers, we identified a small-Myb RADIALIS-like gene, named DkRAD, which is specifically activated in hexaploid D. kaki. Consistently, ectopic overexpression of DkRAD in two model plants resulted in hypergrowth of the gynoecium.

在这两个导致雌雄同花通路的重叠基因中，作者鉴定到了一个RADIALIS-like基因DkRAD，该基因在六倍体柿子中被特异性激活。与此一致，作者通过在两个模式植物中异位过表达DkRAD基因会导致雌蕊的过度生长。

结论：These results suggest that production of hermaphrodite flowers via polyploidization depends on DkRAD activation, which is not associated with a loss-of-function within the existing sex determination pathway, but rather represents a new path to (or reinvention of) hermaphroditism.

这些结果表明，多倍化介导的雌雄同花转变依赖于DkRAD基因的激活，而与现有性别决定途径的功能缺失无关，更有可能是植物中一条新的通向雌雄同花的途径。

p.s. 

同一棵树上的花为两性花，叫做雌雄同花（hermaphrodite）。

同一棵树上的花为雄花和雌花，叫做雌雄异花同株（monoecy）。

同一棵树要么雄花，要么雌花，叫做雌雄异株（dioecy）。

同一棵树上同时有雄花和两性花，叫做雄全同株（andromonecy）。

同一棵树要么雄花，要么两性花，叫做雄全异株（androdioecy）。

同一棵树上同时有雌花和两性花，叫做雌全同株（gynomonecy）。

同一棵树要么雌花，要么两性花，叫做雌全异株（gynodioecy）。

** Takashi Akagi **

doi: https://doi.org/10.1038/s41477-022-01107-z

Journal: Nature Plants

Published date: March 17, 2022