6-BA通过PcMYBs-PcCKXs调控通路促进黄精初生根茎芽萌发的分子机制

本研究针对黄精(Polygonatum cyrtonema Hua)初生根茎芽难以当年萌发的生产难题，通过外源激素6-BA处理揭示了PcMYB4/PcKUA1/PcCSA转录因子通过结合PcCKX1/2/3启动子抑制细胞分裂素氧化酶表达，从而促进芽萌发的分子机制。该研究为解析药用植物休眠调控提供了新靶点，对黄精规模化种植具有重要实践价值。

在传统中医药宝库中，黄精(Polygonatum cyrtonema Hua)因其兼具药用和食用价值被誉为"药食同源"的典范。其富含的多糖成分具有保护肾脏、增强记忆、调节免疫等多重功效，市场需求量逐年攀升。然而这种珍贵药材面临着一个棘手的生产瓶颈——种子繁殖时初生根茎芽会进入二次休眠，导致从播种到出苗需耗时2-3年，严重制约了规模化种植。虽然外源施加细胞分裂素6-苄氨基嘌呤(6-BA)能有效打破休眠，但背后的分子机制始终是未解之谜。

安徽农业大学的研究团队在《BMC Plant Biology》发表的研究成果揭开了这一调控谜团。研究人员通过激素处理实验发现200 mg/L 6-BA处理可使出苗率提升至68.3%，显著高于赤霉素和生长素处理效果。借助转录组和代谢组分析锁定关键靶基因后，综合运用qRT-PCR、酵母单杂交、双荧光素酶报告系统和EMSA等技术，系统解析了6-BA促进芽萌发的信号通路。

6-BA促进黄精初生根茎芽萌发

实验显示6-BA处理7天后，根茎芽分生组织细胞核体积增大并出现核仁，伴随α-淀粉酶等水解酶活性升高。激素比值分析揭示处理早期tZ/IAA等细胞分裂素/生长素比值上升促进芽分化，后期比值下降则利于根系发育。

PcCKX1,2,3是芽萌发的负调控因子

系统进化分析将PcCKX2归类于单子叶特异的Ib亚型，与水稻OsCKX2同源。酶活实验证实重组PcCKX2蛋白可催化异戊烯腺嘌呤(2-iP)降解。在黄精根茎中瞬时过表达PcCKX2会使休眠正调控基因DOG1表达量激增24.76倍，同时抑制ABA分解基因CYP707A表达。拟南芥异源转化实验进一步验证，过表达株系种子萌发率骤降至11.11%，而突变体恢复至野生型水平。

PcMYBs转录调控PcCKXs的分子机制

启动子分析发现PcCKXs启动子富含MYB结合元件(TGGTTG等)。亚细胞定位显示PcMYB4/PcKUA1/PcCSA定位于细胞核。酵母单杂和EMSA实验证实PcMYB4/PcCSA结合PcCKX1启动子，PcKUA1/PcCSA结合PcCKX2/3启动子。双荧光素酶报告系统显示这些转录因子可抑制PcCKXs启动子活性达3-5倍。在拟南芥中过表达PcMYB4使种子萌发率提升至98.89%，同时DOG1表达量下降60%。

这项研究首次绘制出6-BA→PcMYBs→PcCKXs→细胞分裂素代谢的调控网络，为理解植物地下器官休眠机制提供了新视角。特别值得注意的是，PcCKX2作为关键枢纽基因，其表达模式与芽萌发进程高度吻合。该发现不仅为黄精种苗繁育提供了分子标记，其调控机制还可能适用于其他具有休眠特性的药用植物，对中药材规范化种植具有重要指导意义。研究揭示的MYB-CKX调控模块为作物遗传改良提供了新靶点，在提高药用植物繁殖效率方面展现出广阔应用前景。