陆生植物的分泌结构是多种次生代谢物的储存库。其中，芸香科的分泌腔以含有用途广泛的精油而著称。然而，分泌腔发育的分子基础尚不清楚。

2024年2月8日，华中农业大学邓秀新及张飞共同通讯在Science 在线发表题为“Molecular regulation of oil gland development and biosynthesis of essential oils in Citrus spp ”的研究论文，该研究揭示了柑橘油胞形成的分子框架。

通过遗传作图和基因组编辑，该研究证明了这一过程需要LATE MERISTEM IDENTITY1 (LMI1)，这是叶片分形的关键调节因子。LMI1启动子的一个保守的GCC盒元件招募dornroschen样(DRNL)进行转录激活。DRNL-LMI1级联触发MYC5激活，促进油胞的发育和精油的生物合成。总之，该研究结果揭示了叶片形状基因的顺式调控差异，推动了新的功能性组织形成。该研究为提升金柑类果实鲜食品质和增加甜橙、柠檬等精油产值提供重要理论基础。

为了防御食草动物和病原体，维管植物进化出了多种防御机制，包括物理防御和化学防御，如刺和分泌结构中的各种化合物。分泌结构包括表皮腺毛状体、表皮下分泌腔、内部树脂管和乳汁管。分泌腔普遍存在于陆生植物中，特别是在芸香科、金丝桃科、桃金娘科和豆科等植物科中。在芦科植物中，分泌腔是柑橘类植物的一个显著特征，通常被称为油胞。这些油胞存在于柑橘植物的各种地上部分，在果实的色素果皮区域具有显著的浓度。在柑橘油胞内，大量次生代谢物以精油(EOs)的形式储存，包括单萜烯、脂肪酸和类黄酮。柑橘类EOs在香精、清洁、香精和农化行业中显示出相当大的实用价值，在2022年销售的EOs中占比超过30%。

叶片形状调节剂LMI1是柑橘油胞发育所必需的（Credit: Science）

指定植物分泌结构的分子途径主要研究于腺体分泌毛状体，如青蒿和番茄。这些研究表明，表皮细胞重编程形成多细胞分泌结构是由IV类同源结构域亮氨酸拉链(HD-ZIP IV)转录因子介导的。尽管对驱动分泌腔形成的潜在形态发生和细胞机制有一些了解，但表皮下分泌结构(如分泌腔)背后的早期发育过程的分子基础仍然未知。这种缺乏理解的主要原因是缺乏良好的模型系统和遗传工具进行全面调查。

柑橘类水果的油胞，突出了腺体发育的过程和这些腺体中精油的存在。柑橘精油在调味品、香精等行业中具有重要的实用价值。利用发育遗传学分析，研究人员阐明了柑橘油胞发育和精油生物合成的分子调控（Credit: Science）

研究人员最近利用高效的CRISPR-Cas9系统在柑橘杂交品种Carrizo citrange (Citrus sinensis ‘Washington’ sweet orange × Poncirus trifoliata)中建立了柑橘刺作为干细胞活性调控的模型系统。该系统也可用于识别功能组织如油胞的发育机制，因为它的简化性质：径向对称、末端分化和清晰的尖端-基部边界。

该研究揭示了柑橘油胞形成的分子框架。通过遗传作图和基因组编辑，该研究证明了这一过程需要LATE MERISTEM IDENTITY1 (LMI1)，这是叶片分形的关键调节因子。LMI1启动子的一个保守的GCC盒元件招募dornroschen样(DRNL)进行转录激活。DRNL-LMI1级联触发MYC5激活，促进油胞的发育和精油的生物合成。总之，该研究结果揭示了叶片形状基因的顺式调控差异，推动了新的功能性组织形成。该研究为提升金柑类果实鲜食品质和增加甜橙、柠檬等精油产值提供重要理论基础。

原文链接https://www.science.org/doi/10.1126/science.adl2953