云南松（Pinus yunnanensis）是我国西部偏干性亚热带的典型代表群系，是西南地区的主要用材和绿化造林树种，在当地林业生产和生态经济建设中占有非常重要的地位。当前云南松还存在很多低质低效林，最典型的就是林分中树干扭曲（扭松）个体的比例逐渐增加，表现出明显的衰退现象，对其生产价值和生态效益造成了严重影响。

茎干扭曲是植物生长过程中的一种特殊现象，导致植物表型可塑性和适应性发生显著变化。然而，云南松树干扭曲究竟是由环境改变或遗传变异所造成，仍有很大争议。为了解云南松干形扭曲产生的机制，首先通过完全双列杂交试验，确定了树干扭曲由隐性基因控制。解剖学分析发现扭松的木质部细胞形状发生不规则改变，并且细胞排列方式较为杂乱。利用激光显微切割富集关键生长部位材料进行RNA-seq，在扭松中显著富集到了包括生长素信号转导、光合固碳和蔗糖代谢在内的三种代谢途径。对直松和扭松施加外源生长素和生长素转运抑制剂（TIBA）只能改变其生长速度，却不能改变茎干通直或扭曲的生长方式。但当外源施加生长素信号转导抑制剂（Auxinole）时，直松产生扭曲生长的趋势。进一步结合qRT-PCR、酶活性测定、免疫组织化学等验证结果，我们初步构建了一个云南松干形扭曲形成机制的工作模型，即ARF不仅可以下调POR阻断叶绿素合成和光合作用，还可以上调Susy，并促进大量蔗糖合成纤维素。然而，由于CBH表达下调和纤维素分解异常，纤维素积累，木质素含量降低，最终使树干极易扭曲生长。本研究初步揭示了云南松干形扭曲的生化和分子机制，在云南松育种工作，尤其是优良材料选择和评价中具有一定理论和应用价值。

研究成果以“The cellulose–lignin balance mediated by auxin signal transduction affects the twisted growth of Yunnan pine trunk (doi: https://doi.org/10.1016/j.scienta.2023.112085)”发表在Scientia Horticulturae期刊上。南方特色林木品种创制与繁育研究团队硕士研究生刘子睿为第一作者，崔凯研究员为通讯作者。本研究得到了中央级公益性科研院所基本科研业务专项（CAFYBB2019ZB006）、云南省自然科学基金（2019FA013）和国家重点研发计划课题（2022YFD2200204）的资助。

图1 直干型与扭曲型云南松形成的工作模型

图2 扭曲型与直干型云南松解剖学差异

图3 扭松形成过程中参与淀粉和蔗糖代谢途径的DEGs