中国农业大学发表最新Science论文

性别决定是雄花和雌花形成的基础，在植物育种方面具有特别重要的意义。早在上世纪五十年代，就观察到了生长素促进雌花产生的现象，这也成为了一直以来植物生理学领域的“未解之谜”，此外，生长素和乙烯是如何协同调控植物单性花发育的遗传机制，目前仍模糊不清。

2025 年 12 月 11 日，中国农业大学张小兰、周朝阳团队（韩立杰博士为论文第一作者）在国际顶尖学术期刊 Science 上发表题为：ARF3-mediated auxin signaling is essential for sex determination in cucumber 的研究论文。

该研究破解了“生长素促进雌花产生”这一长期谜题，鉴定到其中发挥作用的关键调控因子 CsARF3（Auxin Response Factor 3），阐释了生长素和乙烯在性别决定上的互惠关系，为植物性别决定的调控网络提供了全新认识，也为作物育种和农业生产中的性别调控提供了精准的分子靶点。

该研究阐明了黄瓜中由激素调控的性别决定机制，鉴定了一个关键基因——CsARF3（Auxin Response Factor 3，生长素响应因子-3），它是黄瓜雌蕊正常发育所必需的。敲除 CsARF3 基因，会导致植株只开雄花，而过表达 CsARF3 基因，则会增加雌花数量。这直接证明了 CsARF3 是促进雌性表现的正向调控因子。

具体来说，CsARF3 通过调控下游基因来发挥作用——

激活 CsSTM，直接促进分生组织维持基因 CsSTM 的表达，有助于雌花原基的持续发育；

抑制 CsWIP1，抑制雌性抑制基因 CsWIP1 的活性，从而解除对雌花发育的抑制。

研究团队进一步揭示了生长素和乙烯在性别决定中存在一个正向反馈循环，在花发育早期，乙烯通过生长素途径来启动雌蕊的形成；在花发育后期，雌蕊中的生长素信号又会增强乙烯的生物合成，而高浓度的乙烯会抑制雄蕊的发育，最终确保雌花的形成。

黄瓜 CsARF3 介导的生长素信号调控性别决定的分子机制

总的来说，这项研究破解了“生长素促进黄瓜雌花产生”的长期谜题，阐明了黄瓜如何“决定”开雌花的一个重要分子通路：CsARF3 基因是核心开关，它通过协调一系列基因表达，并整合生长素和乙烯两种激素信号，最终促使植株形成雌花。这一发现对作物育种（例如提高雌花比例以增加果实产量）具有重要的理论指导意义。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv200