近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)白菜系統(tǒng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室在Plant Physiology雜志發(fā)表了題為“ETHYLENE RESPonSE FACTOR 070 inhibits flowering in Pak-choi by indirectly impairing BcLEAFY expression”的研究論文。該研究解析了乙烯響應(yīng)因子BcERF070抑制不結(jié)球白菜開花的分子機(jī)制。
“三天不吃青，雙眼冒金星”。不結(jié)球白菜具有豐富的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，口感清新，深受人們喜愛，其開花調(diào)控機(jī)制一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。乙烯是一種常見的植物激素，能夠參與植物生長(zhǎng)發(fā)育、脅迫響應(yīng)、性別分化、生殖開花等多項(xiàng)生命活動(dòng)。乙烯可以調(diào)控不結(jié)球白菜的開花時(shí)間，但其分子機(jī)制還不清楚。
該研究首先對(duì)不結(jié)球白菜進(jìn)行不同濃度的乙烯處理，發(fā)現(xiàn)乙烯抑制不結(jié)球白菜開花。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室前期研究，發(fā)現(xiàn)一個(gè)乙烯響應(yīng)因子BcERF070，其表達(dá)量被乙烯誘導(dǎo)。VIGS沉默BcERF070表明BcERF070參與乙烯延遲開花的調(diào)控路徑。采用Y2H、BiFC、LCI、Pull-down和Co-IP等技術(shù)手段，篩選到BcERF070的互作蛋白BcMLP328。通過不結(jié)球白菜過表達(dá)和沉默BcMLP328，表明該基因促進(jìn)不結(jié)球白菜開花，但其調(diào)控促進(jìn)開花的信號(hào)通路還不清楚。作者進(jìn)一步以BcMLP328作為誘餌，篩選獲得BcMLP328的互作基因BcbHLH30。BcbHLH30屬于bHLH家族基因，通過結(jié)合E-box元件來參與多種生命活動(dòng)。作者通過Y1H、LUC、Chip-qPCR、EMSA等方法證實(shí)BcLFY是BcbHLH30的下游靶基因，其轉(zhuǎn)錄會(huì)被BcbHLH30增強(qiáng)。同時(shí)，通過LCI以及EMSA等實(shí)驗(yàn)方法證實(shí)BcERF070、BcMLP328和BcbHLH30之間的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，BcERF070通過抑制BcMLP328對(duì)BcbHLH30-BcLFY的促進(jìn)作用，進(jìn)而達(dá)到抑制不結(jié)球白菜開花的作用。
同時(shí)，借助DAP-seq方法，找到BcERF070的下游靶基因。經(jīng)過Y1H、LUC和EMSA等研究證實(shí)BcERF070能夠特異性地綁定到BcBBX29的啟動(dòng)子上，進(jìn)而抑制BcBBX29的轉(zhuǎn)錄。VIGS沉默BcBBX29會(huì)導(dǎo)致不結(jié)球白菜早開花，減少BcFT的表達(dá)量，表明BcBBX29對(duì)不結(jié)球白菜開花具有抑制作用。
基于上述結(jié)果，提出了BcERF070響應(yīng)乙烯抑制不結(jié)球白菜開花的工作模型（下圖）。通常情況下，BcERF070的表達(dá)量較低，正常開花。然而，在乙烯誘導(dǎo)下，BcERF070的表達(dá)量顯著升高。增多的BcERF070會(huì)損傷BcMLP328-BcbHLH30復(fù)合物對(duì)BcLFY的促進(jìn)作用，從而導(dǎo)致不結(jié)球白菜開花延遲。于此同時(shí)，BcERF070還能直接促進(jìn)開花抑制子BcBBX29的表達(dá)，從而降低不結(jié)球白菜中BcFT的表達(dá)，從而抑制開花。
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院李英教授、劉同坤教授為該論文的共同通訊作者，博士生虞章紅為本論文第一作者，博士生陳曉山，李燕，Sayyed Hamad Ahmad Shah，肖棟博士，王建軍副教授和侯喜林教授參與了相關(guān)研究。本項(xiàng)目受到國(guó)家自然科學(xué)基金(31872106; 32072575),江蘇省種業(yè)振興工程[JBGS (2021)015]和國(guó)家蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-23-A-16)的資助。
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