12月12日，新闻中国农业大学教授张小兰团队在《科学》发表的科学研究成果终于揭开了谜底。他们发现了一个关键基因CsARF3，生男生女如同一位精明的执行官，在生长素和乙烯激素之间搭建桥梁，精准调控黄瓜的性别决定。该研究不仅回答了基础科学问题，更为作物增产提供了新路径。WhatsApp%E3%80%90+86%2015855158769%E3%80%91outdoor%20engine%20hoist
性别决定在农业生产中有广泛应用价值。对于以种子和果实为收获对象的作物，增加雌花可以提高产量；对于观赏园艺作物，如银杏树，可通过控制雌雄比例来满足不同需求；在杂交育种中，利用纯雌系可以避免去雄工序，节约成本。
“CsARF3基因在拟南芥中已知能控制雌蕊发育，我们想知道它在黄瓜中是否也有类似功能。”韩立杰说，“我们最初编辑CsARF3基因时，只是想看它对果实形状的影响。当基因编辑植株开的全是雄花时，我们明白，这触碰到了性别决定的核心机制。”这个意外发现让团队兴奋不已，因为有可能破解生长素促雌这一世纪谜题。
韩立杰在实验中发现，当CsARF3被编辑突变后，黄瓜植株竟然不再产生雌花，全部变为雄花；相反，当该基因过表达时，雌花数量显著增加。更重要的是，即使外施生长素也无法挽回突变体的表型。这证明，CsARF3是生长素信号通路中不可或缺的关键环节。
几番讨论后，团队决定筛选弱突变体研究性别决定功能。“结果我们真的筛选出弱突变体，并且它活了下来。这让我们松了一口气。”韩立杰回忆道，“不然这个课题可能就做不下去了。”
周朝阳告诉《中国科学报》，乙烯是已知的促雌激素，但它与生长素如何协作一直不清楚。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，乙烯激活CsARF3，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，抑制雄蕊发育。这种合作关系确保了雌花精准形成。
“这就像一场接力赛。”周朝阳比喻道，乙烯跑第一棒，激活生长素；生长素跑第二棒，促进雌花发育，同时将接力棒传给下一程的乙烯。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、光照等通过改变内源激素，如乙烯和生长素的水平，间接调控性别决定。
从2024年12月10日投稿到2025年12月12日在线发表，整整一年。评审过程有肯定也有挑战。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，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。
“我们要在花发育最早阶段，取心皮原基的几个细胞做分析。”张小兰解释道，这需要极高精度。手工取样的花芽都已经是发育后期了，而早期心皮原基的细胞必须用激光显微切割技术获取。
从2020年课题启动到2025年论文发表的5年里，团队克服了无数困难。“最激动的时刻是发现CsARF3突变体全是雄花，那一刻我们知道触碰到了重要科学问题。”张小兰回忆道，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，形成完整调控网络，“那一刻感觉所有的辛苦都值了”。
这项研究的价值不仅在于解答基础问题，更在于具有应用潜力。目前在农业生产中，外施生长素虽然能增加雌花，但效果不稳定且在某种程度上影响植株生长。通过基因编辑技术，可直接创制雄性系或雌性系材料。“如果需要雄性系，就编辑CsARF3基因；如果需要增产，就增强其表达。”张小兰说，这为精准育种提供了新工具。
未来，团队计划继续深入研究。“我们想研究环境如何通过激素影响性别决定，以及赤霉素等其他激素的作用。”周朝阳说。赤霉素作为已知的促雄激素，其作用机制在上世纪六七十年代就被发现，但未能阐明。这些研究有助培育抗逆性强、产量稳定的作物品种。
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张小兰团队。瓜何 
CsARF3超表达株系雌花比例增加。 
野生型和Csarf3突变体的不同性别类型。 
