****文献题目：****Thorn specification in citrus plants by an SHI/STY family transcription factor
****发表期刊：****Current Biology
****影响因子：****7.5
****物种：****柑橘
****发表时间：****2026.2.2
****发表单位：****华中农业大学
****蓝景科信提供：****DAP-seq技术服务
主要研究内容
柑橘刺是由有限生长腋生分生组织发育而来的特化防御器官，生产中影响栽培与采收。前期研究已明确TI1/TI2 可通过抑制CsWUS 决定刺的发育，CsCEN 能维持腋分生组织的无限生长，但启动刺发育并调控TI1/TI2的上游关键因子与分子机制仍不明确。
本研究先通过比较转录组筛选获得在刺原基中特异表达的SHI/STY家族基因TI3 ，敲除TI3 后，植株原本着生刺的部位全部转变为分枝或休眠芽，证明TI3是控制柑橘刺身份决定的关键调控因子。通过DAP-seq全基因组鉴定TI3结合位点，共得到2945个显著富集峰，其中46.99%位于启动子区域；确定其特异性识别CTAG 核心基序，而非经典 SHI/STY 元件。 经EMSA与双荧光素酶实验验证，TI3依赖该基序直接激活TI1、TI2 转录，同时可结合自身3'UTR区域实现自激活；遗传上位实验进一步证明，CsCEN-CsFD复合物在腋分生组织中抑制TI3表达，从而维持分枝发育。
该研究系统揭示了柑橘刺与分枝的命运抉择机制，填补了植物分生组织命运决定的理论空白，为培育无刺柑橘品种提供了关键靶点与理论支撑，具有重要科学价值与应用前景。
图1. TI3 基因是柑橘类植物刺状特征形成的必要因子。（A）节位区域刺与腋生分生组织（AM）的位置模式示意图。（B）34个差异表达转录因子基因的热图。（C）通过RT-qPCR验证三叶橙茎与刺中TI1、TI2、MYB62、NST1 的表达量。（D）TI3 基因基因组结构示意图。（E）TI3 基因突变位点示意图。（F）刺状结构发育命运分析。（G-I）TI3突变可使刺状结构转化为枝条。
图2. TI3 终止刺分生组织活性、且在刺中特异性表达。（A、B）野生型（WT）（A）与ti3 突变体（B）的扫描电镜（SEM）图像。（C-E）第8发育时期，野生型（C）、ti3 突变体（D、E）叶腋处扫描电镜图。（F-H）野生型（F）刺、ti3 突变体（G、H）刺转枝条的宏观表型。（I-N）野生型（WT）（I、K、M）与ti3#1 突变体（J、L、N）刺着生位置的CsWUS基因RNA原位杂交结果；为第7、8、9发育时期的横切切片。（O）不同组织中TI3 基因的RT-qPCR表达分析。（P-W）野生型植株刺发育过程中TI3 RNA原位杂交检测。（P）采用TI3正义探针的阴性对照。（Q-U）第4至9发育时期的横切切片。（V、W）早期与晚期发育阶段的纵切切片。
图3. CsCEN通过抑制TI3 避免异位刺的发生。（A-D）cscen 突变体第 7、8、9、10 发育时期横切切片的TI3 RNA原位杂交结果。
图4. TI3通过结合CTAG基序直接激活TI 家族基因表达。（A）野生型与ti3 突变体新生嫩梢的转录组差异基因火山图。（B）野生型与ti3 突变体嫩梢中TI1、TI2、TI3 基因的RT-qPCR 检测。（C、D）TI3的DAP-seq结合峰分布（C）及富集程度最高的TI3结合核心基序（D）。（E、F）TI1 （E）与TI2 （F）基因座位的TI3结合峰基因组浏览图。（G）报告载体与效应载体构建示意图。（H-J）TI3依赖CTAG基序激活TI1 、TI2启动子活性。（K、L）体外实验验证TI3直接结合CTAG基序。
图5. TI3通过结合自身3'UTR实现自激活。（A）TI3基因位点的 TI3 结合峰基因组浏览图。（B-D）TI3可激活自身启动子。（E-F）TI3结合自身3' UTR内的CTAG富集元件。（G）EMSA实验。
图6. 三种芸香科植物中TI3 同源基因的刺特异性表达。（A-I）澳洲指橘（Citrus australasica）（A-C）、山小橘/东风桔（Atalantia buxifolia）（D-F）及三叶蜜橘（Triphasia trifolia）（G-I）的植株表型。（J-L）RT-qPCR检测CaTI3、AbTI2、TtTI3 在幼茎与刺中的表达水平。（M-O）澳洲指橘 （M)、东风桔 （N)、三叶蜜橘 （O）中TI3同源基因的RNA原位杂交表达定位。
图7. TI3 调控腋生分生组织命运决定的分子模型。左侧为刺发育通路：TI3 于第4发育时期起始表达，随后依次激活TI2 （第7时期）与TI1 （第8时期），共同促进分生组织有限生长特性；在第8时期的刺原基中，TI1 与TI2 协同抑制CsWUS 表达，最终促使腋生分生组织分化为刺。右侧为腋生分生组织维持通路：CsCEN-CsFD复合物抑制TI3 与TI1 的表达，从而持续维持CsWUS表达水平，保持分生组织的无限生长状态。
