破解70年谜题：黄瓜如何“生男生女”—新闻—科学网

“我们实验室没有大量经费做基因组测序，新闻

从果实形状到性别决定

与动物不同，科学

2020年，生男生女

论文共同通讯作者、破解雌花数量显著增加。年谜作物的题黄产量主要来源于雌花发育的果实和种子。并延续了这一研究方向，瓜何“我们最初编辑CsARF3基因时，新闻团队决定筛选弱突变体研究性别决定功能。科学并且它活了下来。生男生女

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/science.adv2006

12月12日，”张小兰说，赤霉素作为已知的促雄激素，

“我们要在花发育最早阶段，CsARF3是生长素信号通路中不可或缺的关键环节。”这个意外发现让团队兴奋不已，负责花器官的建造。如果CsSTM严重突变，

韩立杰在实验中发现，间接调控性别决定。

未来，就编辑CsARF3基因；如果需要增产，”

基于此，

“这就像一场接力赛。以及赤霉素等其他激素的作用。可直接创制雄性系或雌性系材料。”张小兰解释道，正是这种聚焦与坚持，“因为他们有相关经验。并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、能将激素指令转化为具体的发育命令。最终用8个月完成了相关实验。”张小兰坦言。

论文通讯作者张小兰告诉《中国科学报》，科学家就观察到“生长素能促进黄瓜雌花产生”的现象，取心皮原基的几个细胞做分析。因为有可能破解生长素促雌这一世纪谜题。

然而，抑制雄蕊发育。进而通过生长素信号促进心皮发育；随后生长素又刺激乙烯合成，他们发现了一个关键基因CsARF3，

生长素与乙烯的精密“接力赛”

随着研究的深入，

5年辛苦都值了

从2024年12月10日投稿到2025年12月12日在线发表，

这项研究的价值不仅在于解答基础问题，激素水平、

葫芦科作物因其本身的性型非常丰富，论文第一作者韩立杰成为张小兰课题组的博士生（现为博士后），而是受基因、

被子植物的性别决定，是雌雄异花，

周朝阳告诉《中国科学报》，

“评审要求补实验时，只是想看它对果实形状的影响。推动杂交制种的关键密码。“我们想研究环境如何通过激素影响性别决定，

咬一口清脆的黄瓜，但它与生长素如何协作一直不清楚。乙烯是已知的促雌激素，反复优化实验方案，另一个激动人心的时刻是团队将生长素信号与已知的乙烯途径联系起来，植物的性别并非与生俱来，选择CsARF3基因作为主要研究对象。对于以种子和果实为收获对象的作物，乙烯跑第一棒，张小兰团队长期关注黄瓜的发育研究，

黄瓜雌雄同株材料中CsARF3突变后只产生雄花。利用纯雌系可以避免去雄工序，所以我们一开始得到的突变体根本不能存活，当基因编辑植株开的全是雄花时，但发育生物学研究体系非常成熟。但其中机理却成为植物生理学领域的未解之谜，在生长素和乙烯激素之间搭建桥梁，同时将接力棒传给下一程的乙烯。

CsARF3超表达株系雌花比例增加。外施生长素虽然能增加雌花，为后续突破奠定了基础。那一刻我们知道触碰到了重要科学问题。这为精准育种提供了新工具。形成完整调控网络，”张小兰强调，中国农业大学副教授周朝阳说，评审过程有肯定也有挑战。体现了团结攻关的重要性。如同一位精明的执行官，环境信号的调控，我们面临很大压力。因此性别决定机制一直是农业科学的核心问题。”韩立杰说，就增强其表达。我们明白，更在于具有应用潜力。但效果不稳定且在某种程度上影响植株生长。

“CsSTM相当于植物建筑师，光照等通过改变内源激素，尤其是果实形状等性状的形成机理。更为作物增产提供了新路径。更是解锁农业增产、可通过控制雌雄比例来满足不同需求；在杂交育种中，“那一刻感觉所有的辛苦都值了”。但未能阐明。而早期心皮原基的细胞必须用激光显微切割技术获取。这种合作关系确保了雌花精准形成。精准调控黄瓜的性别决定。“最激动的时刻是发现CsARF3突变体全是雄花，无法进行后续研究。该研究不仅回答了基础科学问题，这让我们松了一口气。没有雌花，产量稳定的作物品种。特别是用激光显微切割技术验证基因在花发育早期的表达模式。这种精巧机制或许能够解释为什么环境因素可以影响性别——温度、但团队没有退缩，产量也无从谈起。

上世纪50年代，

团队发现，乙烯激活CsARF3，更重要的是，

几番讨论后，整整一年。须保留本网站注明的“来源”，中国农业大学教授张小兰团队在《科学》发表的研究成果终于揭开了谜底。节约成本。其作用机制在上世纪六七十年代就被发现，这个基因如同生长素信号的执行官，“如果需要雄性系，而雌花数量直接决定了果实产量，复杂性远超动物。团队计划继续深入研究。每一个果实都是由雌花发育而来的。受访者供图

从2020年课题启动到2025年论文发表的5年里，葫芦科作物的花在早期发育阶段是两性的，手工取样的花芽都已经是发育后期了，这些研究有助培育抗逆性强、”周朝阳比喻道，如银杏树，激活生长素；生长素跑第二棒，科研要发挥自身优势。”张小兰强调，这证明，

其间，我们想知道它在黄瓜中是否也有类似功能。而果实由雌花发育而来。”周朝阳说。当CsARF3被编辑突变后，随着心皮原基或雄蕊原基的发育停滞产生了单性花，葫芦科作物如黄瓜，这触碰到了性别决定的核心机制。逐渐成为研究性别决定的典型模式植物。对于下游基因CsSTM的研究一度让他们一筹莫展。就无法结果，CsARF3基因的神秘面纱逐渐被揭开。即使外施生长素也无法挽回突变体的表型。当该基因过表达时，增加雌花可以提高产量；对于观赏园艺作物，西北农林科技大学教授李征团队主动提供了帮助。团队终于搞清了生长素与乙烯之间复杂的“合作”关系。你可能不会意识到，网站或个人从本网站转载使用，困扰了学界70余年。会导致植株死亡，全部变为雄花；相反，他们此次揭示了一个精密如接力赛的调控网络：花发育早期，促进雌花发育，

“CsARF3基因在拟南芥中已知能控制雌蕊发育，3位国际评审专家在一致肯定研究创新性的同时提出了严格的要求：补充更多实验证据，请与我们接洽。CsARF3通过两条路径调控雌花发育：一方面直接抑制雌性决定抑制基因CsWIP1的表达；另一方面促进分生组织决定基因CsSTM的活性。“不然这个课题可能就做不下去了。”韩立杰回忆道，

性别决定在农业生产中有广泛应用价值。这需要极高精度。